Радионити как метки темной материи

Астрофизики из Национальной лаборатории ускорителей имени Ферми под руководством доктора Дэна Хупера выдвинули любопытную гипотезу, которая способна, во-первых, дать, наконец, подтверждение существованию во Вселенной темной материи, во-вторых, объяснить природу так называемых "нетепловых радионитей", которые пронизывают центр нашей Галактики.

Фото: Фото: AP

Ученые обнаружили загадочные радионити еще в 80-х годах прошлого столетия. Они представляют собой протяженные области, обладающие мощным магнитным полем и очень сильным высокочастотным радиоизлучением. Источник этого излучения долго не был ясен. Согласно одной из выдвинутых ранее теоретиками версий, радионити способны генерировать так называемое синхротронное излучение, возникающее при ускорении заряженных частиц под воздействием магнитного поля. Однако в таком случае непонятно — откуда в принципе берутся эти заряженные частицы? Кто их "зарядил"? Другие выдвинутые в то время гипотезы тоже не объясняли их появления…

Дэн Хупер и его коллеги предположили, что источником таинственного излучения являются заряженные электроны, возникающие путем столкновения и последующей аннигиляции относительно легких частиц, масса которых составляет пять-десять гигаэлектронвольт. Именно из них состоит темная материя.

Читайте также: Темная материя поглотит Вселенную?

Парадокс в том, что темная материя наличествует во Вселенной лишь гипотетически. Речь идет о форме материи, которая, по мнению ученых, не обладает электромагнитными свойствами и не может вступать с обычной материей ни в какое взаимодействие, кроме гравитационного, поэтому ее практически невозможно наблюдать, например, в земные телескопы.

О ее существовании мы можем узнавать лишь по гравитационным эффектам, когда она притягивает к себе обычную материю. При этом, по расчетам астрономов, количество темной материи составляет примерно 80 процентов массы Вселенной, причем у нее есть весьма полезная функция: она стягивает в ту или иную точку пространства вещество, необходимое для образования звезд и галактик.

Фото: AP

Хотя, по идее, визуально наблюдать темную материю все-таки можно. Вернее, можно увидеть, во что она превращается. Так, недавно сотрудникам Калифорнийского университета при помощи орбитального инфракрасного телескопа Herschel удалось зафиксировать излучение, идущее от крупных галактик, находящихся на расстоянии 10-11 миллионов световых лет от Земли, где сейчас активно идут процессы звездообразования. Исследователи предположили: галактики излучают как раз потому, что окружены "коконом" из темной материи, состоящей из так называемых "вимпов" — частиц, для которых характерны лишь слабое ядерное, а также гравитационное взаимодействие. Несмотря на то, что вимпы крайне сложно обнаружить из-за того, что они почти не "контачат" с другими частицами, первые все же "заявляют о себе", аннигилируя и трансформируясь в фотоны.

Это порождают в нашей Галактике такой вид свечения, как сферическое гало. Кроме того, процесс аннигиляции сопровождается испусканием большого числа других частиц — таких, как электроны и позитроны, которые, взаимодействуя с галактическим магнитным полем, тоже начинают излучать… Между прочим, в апреле этого года Дэну Хуперу и его коллеге по лаборатории Ферми Тиму Линдену удалось смоделировать процесс формирования этого излучения на компьютере.

Как утверждают авторы исследования, сделанные ими практические расчеты полностью подтверждают данную теорию в отношении характеристик радионитей. Они также способны объяснить многие особенности радионитей, которые ранее оставались для ученых непонятными. Например, исследователей уже давно удивляло, почему яркость излучения нитей усиливается по мере приближения к центру Галактики. По словам астрофизиков из группы Хупера, чем ближе к центру Галактики, тем больше сгущается темная материя и, соответственно, тем чаще сталкиваются составляющие ее частицы…

Читайте также: Темная материя вдруг засияла?

Правда, несмотря на всю "красоту" и стройность предложенной гипотезы, ее авторы признают, что пока экспериментально подтвердить ее верность не представляется возможным. К тому же, выведенные теоретически значения массы частиц темной материи противоречат предварительным результатам экспериментов, проведенных в лаборатории Ферми. Более точные итоги могут быть получены только после длительных наблюдений.

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"