Сложно даже представить: физики выяснили, сколько может существовать темная материя

Анализ света далеких галактик позволил астрофизикам установить ограничение на возможное время жизни ведущих кандидатов на роль темной материи. Хотя загадочная субстанция все еще не была обнаружена напрямую, ученые сделали важный шаг вперед в ее поисках во Вселенной. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, пишет Universe Today.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Несмотря на многие десятилетия наблюдения за космосом и многочисленные исследования, темная материя продолжает оставаться загадочной субстанцией, составляющей 85% массы Вселенной. До сих пор астрофизики так и не выяснили, из каких частиц состоит темная материя, хотя считается, что они точно не входят в Стандартную модель физики элементарных частиц, описывающей частицы, из которых состоит обычная материя. Это вещество из которого состоит все, что мы видим вокруг, а также в космосе. В то же время физики уже смогли выяснить, как работает темная материя. Авторы исследования смогли установить новое ограничение на время жизни темной материи, что приближает нас к решению ее загадки.

Загадка темной материи возникает из общей теории относительности Эйнштейна, которая предсказывает, как масса искривляет ткань пространства-времени. Но наблюдения за далекими галактиками показали, что их кривые вращения не соответствуют той массе, которую можно увидеть. То есть эти галактики вращаются быстрее, чем должны.

Поскольку уже много раз ученые подтверждали правильность общей теории относительности, они предположили, что в космосе должна существовать дополнительная масса, которую нельзя увидеть в видимом свете.Из этого возникла теория темной материи, которая описывает гипотетическую массу, которая взаимодействует с обычной материей только посредством гравитации.

Но увидеть напрямую темную материю еще не удалось, и ее поиск усложняется тем, что астрофизики не знают, какие именно частицы, составляющие эту массу, нужно искать. Возможными кандидатами на роль темной материи являются слабо взаимодействующие массивные частицы или вимпы, а также аксионоподобные частицы. В последние годы физики использовали комбинацию моделей и наблюдений, чтобы ограничить свойства темной материи.

Например, авторы нового исследования создали новый спектрографический метод, который позволил им наблюдать свет от двух карликовых галактик под названием Leo V и Tucana II с помощью одного из Магеллановых телескопов, расположенных в Чили.

Астрофизики сосредоточили свое внимание на аксионоподобных частицах и решили выяснить, как они могут распадаться и при этом спонтанно выпускать свет в ближнем инфракрасном диапазоне, как предсказывают теоретические модели.

Из-за того, что наблюдение за этим светом осложняется воздействием многих электромагнитных источников, а также межзвездной пылью и атмосферными помехами, ученые предложили новый метод исследования. Этот метод фокусируется на определенном процессе распада частиц, который производит излучение в узком диапазоне света. Новый метод поиска темной материи проверили с помощью спектрографа, установленного на телескопе.

В результате ученые смогли точно учесть весь ближний инфракрасный свет, который исходит от двух галактик. Хотя физики не обнаружили распада частиц, но этот факт они использовали для установки верхних пределов частоты событий распада или нижней границы срока жизни аксионоподобных частиц. Таким образом физики выяснили, что частицы темной материи могут существовать в 10 – 100 миллионов раз дольше, чем существует Вселенная (примерно 13,8 млрд лет). Это наиболее строгий на сегодняшний день предел для срока жизни темной материи, который открывает новые возможности для ее поиска.

Как уже писал Фокус, разгадка недоказанной теории Эйнштейнаскрывается в свете Большого взрыва. Ученые предложили способ проверки одного из самых интригующих предсказаний общей теории относительности Эйнштейна: гравитационной памяти.

Также Фокус писал о том, что согласно новому исследованию, внутренне ядро Марсатакое же твердое, как и ядро Земли, хотя это бросает вызов существующей теории.