Загадка Темной Материи: Как Она Может Изменить Наше Восприятие Вселенной
Темная материя обладает двумя основными свойствами: она имеет массу, как обычная материя, и, в отличие от обыкновенной материи, слабо или вовсе не взаимодействует со светом. Нейтрино удовлетворяют этим критериям, но из-за своей высокой скорости движения (близкой к скорости света) они являются формой горячей темной материи. Наблюдения, которые у нас есть, предполагают, что темная материя, скорее всего, является холодной.
Кроме того, недостаточно нейтрино, чтобы объяснить всю темную материю, поэтому мы знаем, что темная материя не состоит из нейтрино. Другие известные частицы также не подходят под эти критерии, и у нас нет ясного понимания, из чего состоит темная материя. Научные теоретики тут же начинают свою работу.
Одна из наиболее популярных теорий заключается в том, что темная материя состоит из слабовзаимодействующих массивных частиц (WIMPs). Существует несколько версий WIMPs, но основная идея заключается в том, что эти частицы слишком массивны, чтобы их можно было обнаружить в современных ускорителях частиц. Одна из особенностей WIMPs заключается в том, что они могут либо спонтанно, либо через взаимные взаимодействия распадаться на менее массивные частицы, которые мы можем наблюдать.
В связи с этим было проведено множество поисков излучений темной материи, таких как гамма-лучи. Считается, что, когда темная материя сталкивается, это может вызвать каскад высокоэнергетических частиц и света. Однако доказательства этого пока что были слабыми и не достигают уровня ясных подтверждений. Если темная материя взаимодействует, она не делает этого сильно и не излучает значительного света.
Недавнее исследование рассматривает частицы распада WIMPs с другой точки зрения. Оно было опубликовано в журнале Physics Letters B. Вместо того, чтобы непосредственно обнаруживать высокоэнергетические частицы распада, авторы рассчитывают, как фоновый свет взаимодействует с этими частицами. Они обнаружили, что такие взаимодействия могут влиять на свет от далеких галактик.
Команда рассчитала теоретические сечения рассеяния для двух сценариев темной материи: один, где темная материя взаимодействует только гравитационно, и другой, где столкновения частиц темной материи производят вторичные частицы. Результаты показали, что в первом случае низкоэнергетические фотоны склонны рассеиваться вперед, тогда как во втором случае фотоны чаще возвращаются назад.
Это означает, что если темная материя является чисто гравитационной, то свет, проходящий через нее, получит немного дополнительной энергии и слегка сместится к синему участку спектра. Если темная материя слабо взаимодействует, то свет, проходящий через нее, теряет немного энергии и выглядит слегка красным.
Стоит подчеркнуть, что этот эффект очень мал. Он слишком незначителен, чтобы обосновать альтернативные модели космологии, такие как усталый свет. Однако эффект может быть достаточно сильным, чтобы мы могли его наблюдать. Например, авторы сравнили свои модели с наблюдениями Fermi-LAT центра нашей галактики.
Они обнаружили, что обе модели вписываются в неопределенности имеющихся наблюдений. Более точные наблюдения высокоэнергетических гамма-лучей из центра нашей галактики могут подтвердить или опровергнуть эту теорию.
Темная материя остается глубоким загадочным элементом космологии, и стремление к новым идеям является важным. Возможно, открытие, которое мы ищем, покажет, что мы видим Вселенную через розовые очки.
В нашем Telegram‑канале, и группе ВК вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
