Ледь помітне випромінювання міжзоряного простору виявилося сильніше, ніж пророкують розрахунки. Можливо, частково цей надлишок створюється аксіонами – невловимими частинками темної матерії.
©Joseph Olmsted (STScI), NASA
Міжзоряний простір темний, але не чорний. Там, де немає ніяких видимих джерел світла, можна знайти мікрохвилі найдавнішого реліктового випромінювання. Пил ледь світиться, створюючи інфрачервоний фон Всесвіту. Реєструється і космічний фон в оптичному діапазоні. Передбачається, що його створюють джерела, недоступні для прямого спостереження: наприклад, зірки і галактики, розташовані зовсім вже далеко.
Кілька років тому дальній космічний зонд New Horizons перетнув орбіту Плутона і зміг розглянути оптичний фон в деталях, які недоступні ніяким іншим інструментам. Бортовий телескоп LORRI виявив, що його випромінювання практично вдвічі яскравіше, ніж можна передбачити за допомогою існуючих теорій і моделей. Ну а тепер астрофізики з Університету Джонса Хопкінса висунули гіпотезу про те, що надлишок випромінювання може бути пов’язаний з темною матерією. Їх стаття опублікована в Physical Review Letters.
Темна матерія не випромінює, не поглинає і не розсіює випромінювання, залишаючись невидимою ні в один телескоп. Її можна простежити лише по гравітаційному впливу, яку надають великі скупчення на рухи зірок і галактик. Такі спостереження показують, що темної матерії у Всесвіті в рази більше звичайної і що саме вона визначає її еволюцію у великих масштабах.
- «Хаббл» показав тонкі нитки іонізованого газу туманності Вуаль
- Робот отримав кисень за допомогою марсіанського метеорита
- Астрономи відшукали рекордно яскравий і швидкозростаючий квазар
Існує безліч гіпотез, що передбачають властивості частинок темної матерії, хоча жодна з них поки не отримала жодного твердого підтвердження. Серед кандидатів – аксіони, які можуть бути вкрай легкими і численними. Теоретично їх маса повинна бути на багато порядків менше, ніж у великих бозонів, а при розпаді вони повинні випромінювати пару фотонів. Пошук аксіонів або хоча б створюваного ними випромінювання триває давно, але дотепер не дав ніяких результатів.
Автори нової статті припускають, що виявити їх можна в міжзоряному оптичному тлі. За розрахунками вчених, надмірне випромінювання може виникати через розпад аксіонів в екстремально потужному магнітному полі, при масі частинок в межах 8-20 електронвольт. Це набагато більше, ніж передбачають деякі теорії, — соті і тисячні частки електронвольт. Для порівняння, маса електрона становить близько 0,5 електронвольта.
Підтвердити або спростувати ці розрахунки можуть нові спостереження. На тому ж дальньому зонді New Horizons є інструмент для роботи в ультрафіолетовому діапазоні. А в майбутньому можуть з’явитися аналогічні телескопи, які охоплять і самі високоенергетичні хвилі, аж до рентгена і гамма-променів. Все це дозволить уточнити нову гіпотезу і можливо, нарешті, вловити частинки темної матерії. Минулі роботи дають на це деяку надію.