Ученые получили первое в истории прямое доказательство существования темной материи — загадочной субстанции, которая составляет более четверти Вселенной. С помощью телескопа «Ферми» НАСА исследователи обнаружили мощное гамма-излучение, которое исходит из «галоподобной» структуры, окружающей Млечный Путь. Его частота и интенсивность указывают на то, что это может быть темная материя. По словам автора исследования, профессора Томонори Тотани из Токийского университета, это изображение — первый раз, когда человечеству удалось «увидеть» темную материю.
Что такое темная материя
Темная материя была впервые описана в 1930-х годах, когда швейцарский астроном Фриц Цвикки заметил, что далекие галактики вращаются быстрее, чем позволяет их масса. Эти наблюдения привели к появлению понятия темной материи — вещества, которое не излучает и не поглощает свет, но оказывает невидимый гравитационный эффект на галактики, которые ее окружают.
С тех пор ученые ищут частицы темной материи, но до сих пор не достигли успеха.
Одна из многочисленных теорий темной материи постулирует, что она состоит из так называемых слабо взаимодействующих массивных частиц (WIMP), которые тяжелее протонов, находящихся внутри атомов, но практически не взаимодействуют с обычной материей. Столкновение двух таких частиц может привести к их аннигиляции, высвобождая другие частицы и испуская всплеск гамма-излучения.
Новое исследование
Группа исследователей под руководством Томонори Тотани из кафедры астрономии Токийского университета направила космический аппарат «Ферми» на участки Млечного Пути, где должна концентрироваться темная материя, в центр нашей Галактики, и искала эту характерную сигнатуру гамма-излучения. Исследование опубликовано в журнале «Journal of Cosmology and Astroparticle Physics».
«Мы обнаружили гамма-излучение с энергией фотонов 20 гигаэлектронвольт, которое распространяется галоподобной структурой к центру галактики Млечный Путь», — сказал Тотани. «Форма гамма-излучения очень похожа на ожидаемую для гало темной материи».
Тотани предполагает, что нет других астрономических явлений, которые могли бы легко объяснить гамма-излучение, наблюдаемое «Ферми».
«Если это верно, насколько мне известно, это будет означать, что человечество впервые «увидит» темную материю. И оказывается, что темная материя — это новая частица, которая не входит в современную стандартную модель физики элементарных частиц», — сказал Тотани. «Это знаменует собой важный шаг в развитии астрономии и физики».
Тотани заявил, что «решающим фактором» будет обнаружение гамма-излучения с таким же спектром из других областей космоса, таких как карликовые галактики.
Ранее ученые, работающие с телескопом «Джеймс Уэбб», заявили, что, возможно, обнаружили вторую по удаленности звезду во Вселенной, и она может оказаться так называемой «темной звездой», которая светится не благодаря термоядерным реакциям, а за счет энергии темной материи.
Олексій Паламарчук