ТЕМНАЯ МАТЕРИЯ МОЖЕТ ИЗМЕНИТЬ НАШЕ ВИДЕНИЕ ВСЕЛЕННОЙ
Темная материя — один из самых загадочных компонентов нашей Вселенной. Она обладает двумя главными свойствами: во-первых, имеет массу, как и обычная материя, а во-вторых, слабо или совсем не взаимодействует со светом. Хотя нейтрино соответствуют этим критериям и движутся с почти световой скоростью, они являются формой горячей темной материи. В то же время наблюдения свидетельствуют о том, что темная материя, вероятно, холодная. К тому же существующих нейтрино недостаточно, чтобы объяснить все запасы темной материи, что оставляет открытым вопрос о её истинной природе и составе.
Одной из популярных теорий является мнение о том, что темная материя состоит из слабо взаимодействующих массивных частиц (WIMP). Существует несколько версий WIMP, но суть заключается в том, что эти частицы слишком массивны, чтобы их можно было обнаружить с помощью современных ускорителей частиц. Одним из следствий существования WIMP является то, что они могут самопроизвольно или через взаимодействие с другими частицами распадаться на менее массивные компоненты, которые мы можем наблюдать.
Именно поэтому учёные проводят множество экспериментов в поисках следов темной материи, таких как гамма-лучи. Предполагается, что в момент столкновения темной материи могут возникать каскады высокоэнергетических частиц и света. Однако до сих пор доказательства этого были крайне слабыми и не достигали уровня убедительных сведений. Если темная материя и взаимодействует, то это происходит очень слабо, без значительного испускания света.
Недавние исследования сосредотачиваются на распаде WIMP с другого ракурса. Вместо того чтобы пытаться непосредственно зафиксировать высокоэнергетические частицы распада, исследователи подсчитали, как фоновый свет может взаимодействовать с этими частицами. Их выводы свидетельствуют о том, что такие взаимодействия могут оказывать измеримое влияние на свет, исходящий от далеких галактик.
Исследовательская группа вычислила теоретические сечения рассеяния для двух сценариев темной материи: в первом случае она взаимодействует только гравитационно, а во втором — столкновения частиц темной материи создают вторичные частицы. В первом сценарии низкоэнергетические фотоны рассеиваются вперед, а во втором — происходят возвратные рассеяния, в результате чего фотоны теряют немного энергии и появляются более красными. Это означает, что если темная материя чисто гравитационная, свет, проходящий через неё, будет получать небольшое дополнительное количество энергии и смещаться в синий спектр. Если темная материя слабо взаимодействует, тогда свет будет выглядеть более красным.
Важно подчеркнуть, что эффект изменения спектра света очень мал. Он недостаточно велик, чтобы поддерживать альтернативные космологические модели вроде «уставшего света», но может быть достаточным для наблюдений. Например, авторы сравнили свои модели с данными от обсерватории Fermi-LAT, анализирующей центр нашей Галактики, и отметили, что оба сценария вписываются в неопределенности существующих наблюдений. Более точные наблюдения высокоэнергетических гамма-лучей из центра нашей галактики могут подтвердить или опровергнуть предложенные модели.
Темная материя остается одной из более глубоких загадок космологии. Исследования в этой области продолжаются, и, возможно, в конечном итоге мы обнаружим, что смотрим на Вселенную сквозь «розовые очки».
