ТЕМПЕРАТУРЫ МИРОВ: КАК РЕНТГЕНВСКАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ МОЖЕТ ПОМОЧЬ ВЫЯСНИТЬ ПРИРОДУ ТЕМНОЙ МАТЕРИИ В ГАЛАКТИЧЕСКИХ КЛАСТЕРАХ
Темная материя (ТМ) продолжает оставаться одной из самых загадочных тем в астрономии и космологии. На протяжении последнего десятилетия массе, не взаимодействующей с видимым веществом, была отведена важная роль в современных космологических моделях. Несмотря на многочисленные усилия ученых в поисках ТМ, результаты поисков до сих пор не принесли удачи. Однако новые методы, такие как исследование "распадающейся темной материи", открывают новые горизонты для понимания этой загадочной субстанции.
ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПАДАЮЩЕЙСЯ ТЕМНОЙ МАТЕРИИ
Одним из наиболее перспективных подходов к поиску ТМ является модель распадающейся темной материи (DDM), в рамках которой частицы ТМ постепенно распадаются на более легкие или даже безмассовые частицы. Этот процесс теоретически может быть зарегистрирован в виде уникальных сигнатур, таких как рентгеновские лучи, гамма-лучи или нейтрино. Исследование, проведенное международной командой XRISM, инициировало возможность обнаружения таких распадов через изучение неидентифицированных рентгеновских линий в спектрах галактических кластеров.
Эти данные могут помочь установить природу частиц ТМ, их массу и взаимодействия, а также другую важную информацию. На данный момент наиболее значимыми кандидатами среди частиц ТМ являются слабо взаимодействующие массивные частицы (WIMPs), которые, по предположениям, взаимодействуют с обычным веществом только через гравитацию и слабое ядерное взаимодействие.
ПРОГРЕСС В ИССЛЕДОВАНИИ: XRISM И РЕНТГЕНОВСКИЕ ЭМИССИОННЫЕ ЛИНИИ
Доктор Мин Сун из Университета Алабамы в Хантсвилле отметил, что рентгеновские эмиссионные линии уникально подходят для выявления тяжелых элементов, таких как железо, кремний и кислород, выброшенных из галактических кластеров. Эти элементы выделяют тупости в рентгеновском спектре во время перехода электронов из более высоких энергетических оболочек в более низкие, что сопровождается выбросом рентгеновских фотонов.
Недавние исследования показали, что восемьдесят пять процентов массы в галактических кластерах составляет темная материя, поэтому эти кластеры являются отличными мишенями для поиска неидентифицированных эмиссионных линий. В отличие от традиционных методов, использующих полупроводниковые чипы с зарядовой связью (CCD), которые не могут решить требуемую энергетическую разрешающую способность, исследователи использовали данные от рентгеновской спектроскопической миссии XRISM, созданной в сотрудничестве NASA и Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA).
ПЕРСПЕКТИВЫ И ДАЛЬНЕЙШИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследования, на которых построено текущее исследование, основываются на работе 2014 года, в которой была обнаружена слабая неидентифицированная рентгеновская линия в 73 галактических кластерах. Главным кандидатом для этой эмиссионной линии считается стерильный нейтрино — гипотетическая частица, слабо взаимодействующая с обычным веществом.
Доктор Сун указывает на необходимость исследования альтернативных кандидатов на роль частиц ТМ и продолжает:
«WIMPs остаются ведущими кандидатами на темную материю, но проведенные эксперименты лишь усиливают верхние пределы существования этих частиц. Необходимы исследования альтернативных сценариев».
Исследования, полученные от XRISM в последующие 5-10 лет, могут либо подтвердить наличие рентгеновской линии, либо значительно улучшить текущие пределы ее наблюдаемости. Это открывает новые перспективы для понимания темной материи и её роли во Вселенной.
