• 0

Распад темной материи не является причиной появления электромагнитных сигналов

Восемьдесят пять процентов вселенной состоит из темной материи, но мы не знаем, что именно. Новое исследование, проведенное в Мичиганском университете, Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (Berkeley Lab) и Калифорнийском университете, исключило темную материю, как ответственную за таинственные электромагнитные сигналы, ранее наблюдавшиеся от соседних галактик. До этой работы ученые возлагали большие надежды, что эти сигналы дадут физикам веские основания, чтобы идентифицировать темную материю.

Темную материю нельзя наблюдать непосредственно, потому что она не поглощает, не отражает и не излучает свет, но исследователи знают, что она существует из-за ее влияния, которое она оказывает на другую материю. Нам нужна темная материя, чтобы объяснить, например, гравитационные силы, которые удерживают галактики вместе.

Физики предположили, что темная материя – близкий родственник нейтрино, называемый стерильным нейтрино. Нейтрино – это субатомные частицы без заряда и редко взаимодействующие с веществом. Они выделяются во время ядерных реакций, происходящих внутри Солнца. У них есть небольшое количество массы, но эта масса не объясняется стандартной моделью физики частиц. Физики предполагают, что стерильная нейтрино – это гипотетическая частица, могла бы составлять эту массу и быть темной материей.

Исследователи должны быть в состоянии обнаружить стерильное нейтрино, потому что оно нестабильно, говорит Бен Сафди, соавтор и доцент кафедры физики в UM. Он разлагается на обычные нейтрино и электромагнитное излучение. Чтобы обнаружить темную материю, физики сканируют галактики и охотятся на электромагнитное излучение в форме рентгеновского излучения.

В 2014 году в результате проведенных исследований было обнаружено избыточное рентгеновское излучение соседних галактик и скоплений галактик. По словам Сафди, эмиссия, по-видимому, согласуется с той, которая возникает в результате распада стерильной темной материи нейтрино.

Теперь, метаанализ необработанных данных, полученных космическим рентгеновским телескопом XMM-Newton от объектов в Млечном Пути за период в 20 лет, не нашел доказательств того, что стерильное нейтрино является темной материей. Исследовательская группа включает в себя доктора UM Кристофера Десерта и Николаса Родда, физика из теоретической группы лаборатории Беркли и Центра теоретической физики Беркли. Их результаты опубликованы в журнале Science.

“Эта статья 2014 года и последующие работы подтвердили, что сигнал вызвал значительный интерес в сообществах астрофизики и физики элементарных частиц из-за возможности впервые узнать, что именно темная материя находится на микроскопическом уровне”, – сказал Сафди. “Наши выводы не означают, что темная материя не является стерильным нейтрино, но это означает, что – вопреки тому, что было заявлено в 2014 году – на сегодняшний день нет экспериментальных доказательств, указывающих на ее существование”.

Космические рентгеновские телескопы, такие как телескоп XMM-Newton, указывают на богатую темной материей среду для поиска слабого электромагнитного излучения в виде рентгеновских сигналов. Открытие 2014 года назвало рентгеновское излучение линией 3,5 кэВ (килоэлектронвольт) из-за того, где сигнал появился на рентгеновских детекторах.

Исследовательская группа искала эту линию в нашем собственном Млечном Пути, используя 20-летние архивные данные, полученные космическим рентгеновским телескопом. Физикам известно, что темная материя накапливается вокруг галактик, поэтому, когда в предыдущих анализах рассматривались близлежащие галактики и скопления галактик, каждое из этих изображений могло бы захватить какой-то образец темной материи Млечного Пути.

Команда использовала эти изображения, чтобы взглянуть на самую темную часть Млечного Пути. По словам Сафди, это значительно улучшило чувствительность предыдущих анализов в поисках стерильной темной материи нейтрино.

“Куда бы мы ни посмотрели, из гало Млечного Пути должен идти поток темной материи”, – сказал Родд из лаборатории Беркли. “Мы использовали тот факт, что мы живем в ореоле темной материи”, – сказано в исследовании.

Кристофер Десерт, соавтор исследования, исследователь физики и доктор философии. Ученики из UM сказали, что скопления галактик, где наблюдалась линия 3,5 кэВ, также имеют большие фоновые сигналы, которые служат шумом в наблюдениях и могут затруднить определение конкретных сигналов, которые могут быть связаны с темной материей.

“Причина, по которой мы смотрим через гало галактической темной материи нашей галактики Млечный Путь, заключается в том, что фон намного ниже”, – сказал Десерт.

Например, XMM-Ньютон сделал снимки изолированных объектов, таких как отдельные звезды в Млечном Пути. Исследователи взяли эти изображения и замаскировали объекты, представляющие первоначальный интерес, оставляя нетронутые и темные среды, в которых можно было бы искать свечение распада темной материи. Объединение результатов 20 лет таких наблюдений позволило исследовать стерильную нейтринную темную материю до беспрецедентных ранее уровней.

Если стерильные нейтрино были темной материей, и если их распад приводил к излучению линии 3,5 кэВ, Сафди и его коллеги-исследователи должны были наблюдать эту линию в своем анализе. Но они не нашли никаких доказательств стерильной нейтринной темной материи.

“Хотя, к сожалению, эта работа проливает свет на то, что выглядело, как, возможно, первое свидетельство микроскопической природы темной материи, она открывает совершенно новый подход к поиску темной материи, который может привести к новому открытию в ближайшем будущем”, – сказал Сафди.

-=GadzzillA=-

Компьютерный системный администратор, веб-огородник, IT-шник, специалист по строительным материалам, создатель и администратор проекта "Лаборатория Рабочих Столов"

Вас также может заинтересовать...

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *

 

Цей сайт використовує Akismet для зменшення спаму. Дізнайтеся, як обробляються ваші дані коментарів.