Первый проблеск невидимого: Ученые, возможно, увидели темную материю

Благодаря космическому гамма-телескопу «Ферми» (NASA) ученые, возможно, впервые в истории «увидели» темную материю. Если это подтвердится, данное открытие станет первой прямой детекцией самой загадочной субстанции во Вселенной.

Гипотеза о темной материи родилась в 1933 году, когда астроном Фриц Цвикки обнаружил, что видимые галактики в скоплении Кома не обладают достаточной гравитацией, чтобы удерживать его от распада. Затем, в 1970-х годах, астроном Вера Рубин и ее коллеги установили, что внешние края спиральных галактик вращаются с той же скоростью, что и их центры. Это было возможным лишь в том случае, если основная масса галактик была не сосредоточена в ядре, а распределена по гораздо большему объему. Эти открытия не были прямым наблюдением темной материи, а лишь выводами, основанными на ее гравитационном влиянии на видимое вещество и свет. Тем не менее, благодаря им астрономы рассчитали, что все крупные галактики погружены в обширные ореолы темной материи, далеко выходящие за пределы их видимой части.

Согласно современным оценкам, на частицы этой таинственной субстанции приходится в пять раз больше массы, чем на частицы привычной нам материи. Это означает, что все, что мы видим вокруг — звезды, планеты, наши тела и даже соседский кот — составляет лишь около 15% материи Вселенной. Остальные 85% приходятся на темную материю. Ее загадочность усугубляется тем, что она не взаимодействует со светом: не поглощает, не испускает и не отражает электромагнитное излучение, оставаясь невидимой во всех диапазонах длин волн. По крайней мере, так считалось раньше.

Однако существует один возможный сценарий, при котором темная материя могла бы производить свет. Если ее частицы, сталкиваясь, аннигилируют, подобно частицам материи и антиматерии, то этот процесс должен порождать поток частиц, включая фотоны гамма-излучения. Эти фотоны, невидимые для человеческого глаза, могут быть «увидены» чувствительными космическими телескопами, такими как «Ферми». Один из теоретических кандидатов на роль такой самоуничтожающейся частицы — это слабовзаимодействующие массивные частицы, или Вимпы (WIMPs).

Именно на их поиски и направила свои усилия команда исследователей под руководством Томонори Тотани из Токийского университета. Ученые нацелили телескоп «Ферми» на регионы Млечного Пути, где темная материя должна быть наиболее плотной — в центр нашей Галактики, — в надежде обнаружить характерный гамма-сигнал.

И, по мнению Тотани, им наконец это удалось.

«Мы обнаружили гамма-лучи с энергией фотона в 20 гигаэлектронвольт, которые образуют ореол, простирающийся к центру Млечного Пути, — сообщил Тотани. — Профиль этого гамма-излучения в точности соответствует форме, ожидаемой от гало темной материи».

Совпадение не ограничивается лишь формой. Энергетический спектр этих гамма-лучей близко соответствует предсказанному для аннигиляции сталкивающихся Вимпов с массой примерно в 500 раз больше массы протона. Тотан