Ученые предлагают пересмотреть подходы к поиску темной материи, демонстрируя, что для ее выявления не обязательно находить одинаковые следы повсюду в космосе.
Загадка темной материи на протяжении многих лет не оставляет в покое астрофизиков. Ученым известно о ее существовании благодаря гравитационному воздействию на видимые объекты, однако до сих пор им не удалось наблюдать ее напрямую. Одна из основных теорий предполагает, что темная материя состоит из частиц, которые при столкновении аннигилируют, то есть взаимоуничтожаются с выделением значительного количества энергии в виде гамма-излучения. На самом деле, в центре нашей Галактики Млечный Путь телескоп «Ферми» фиксирует избыток гамма-фотонов, что может быть следствием именно этого процесса.
Тем не менее, здесь имеется серьезное противоречие. Если данная теория верна, то аналогичный сигнал должен наблюдаться и в других системах, богатых темной материей, например, в карликовых галактиках — малых спутниках Млечного Пути. Они считаются идеальными лабораториями для поиска такого сигнала, поскольку в них немного звезд и других астрофизических источников, создающих помехи. Однако в карликовых галактиках подобного избытка гамма-лучей не обнаружено.
Новое исследование предлагает элегантное решение этой проблемы. Астрофизики выдвинули гипотезу о том, что темная материя — это не просто один тип частиц, а «коктейль» как минимум из двух различных компонентов. «Темная материя может состоять из двух разных видов частиц, и для аннигиляции этим частицам сначала необходимо найти друг друга», — поясняет соавтор исследования, теоретический физик из Национальной ускорительной лаборатории имени Энрико Ферми Гордан Крняич.
В таком случае важность заключается не только в наличии этих частиц, но и в их соотношении в конкретной галактике. Предложенная астрофизиками модель подразумевает, что в центре Млечного Пути оба компонента могут находиться примерно в равных пропорциях, что приводит к частым столкновениям частиц, которые, в свою очередь, вызывают то самое интенсивное гамма-излучение, которое фиксируют ученые. В то же время в карликовых галактиках баланс может быть существенно смещен в сторону одного из компонентов. В такой среде частицам разных типов гораздо сложнее «встретиться», и аннигиляция происходит крайне редко, что делает сигнал практически недоступным для современных телескопов.
Новая гипотеза помогает объяснить наличие сигнала в нашей Галактике при отсутствии его в других. Это более гибкий взгляд на природу темной материи, который не исключает возможность ее обнаружения по следам аннигиляции. Более точные наблюдения за карликовыми галактиками в будущем помогут проверить эту теорию и, возможно, еще на один шаг приблизят нас к разгадке одной из величайших тайн космоса.
Фото: hi-tech.mail.ru