Загадка темной материи десятилетиями не дает покоя астрофизикам. Ученые знают о ее существовании благодаря гравитационному воздействию на видимые объекты, но до сих пор им ни разу не удавалось наблюдать ее напрямую. Одна из основных на сегодняшний день теорий предполагает, что темная материя состоит из частиц, которые при столкновении аннигилируют, то есть взаимоуничтожаются с выделением огромного количества энергии в виде гамма-излучения. И действительно, в центре нашей Галактики Млечный Путь телескоп «Ферми» фиксирует избыток гамма-фотонов, который может быть следствием именно этого процесса.
Однако здесь есть серьезное противоречие. Если эта теория верна, то аналогичный сигнал должен наблюдаться и в других богатых темной материей системах, например, в карликовых галактиках — небольших спутниках Млечного Пути. Они считаются идеальными лабораториями для поисков такого сигнала, так как в них мало звезд и других астрофизических источников, создающих помехи. Но в карликовых галактиках подобного избытка гамма-лучей не обнаружено.
Новое исследование предлагает элегантное решение этой головоломки. Астрофизики выдвинули гипотезу о том, что темная материя — это не какой-то один тип частиц, а «коктейль» как минимум из двух разных компонентов. «Темная материя вполне может состоять из двух разных видов частиц, и чтобы аннигилировать, этим частицам сначала нужно найти друг друга», — объясняет соавтор работы, физик-теоретик из Национальной ускорительной лаборатории им. Энрико Ферми (Фермилаб) Гордан Крняич.
В таком случае важность приобретает не просто наличие этих частиц, но и их соотношение в конкретной галактике. Предложенная астрофизиками модель предполагает, что в центре Млечного Пути оба компонента могут присутствовать примерно в равных пропорциях, что приводит к частым столкновениям частиц, которое в свою очередь провоцирует то самое интенсивное гамма-излучение, которое наблюдают ученые. В то же время в карликовых галактиках баланс может быть сильно смещен в сторону одного из компонентов. В такой среде частицам разных типов гораздо сложнее «встретиться», и аннигиляция происходит крайне редко, делая сигнал практически неуловимым для современных телескопов.
Новая гипотеза позволяет примирить наличие сигнала в нашей Галактике с отсутствием сигнала в других. Это более гибкий взгляд на природу темной материи, котоорый не отбрасывает возможность ее обнаружения по следам аннигиляции. Более точные наблюдения за карликовыми галактиками в будущем помогут проверить эту теорию и, возможно, еще на один шаг приблизят нас к разгадке одной из величайших тайн космоса.
Ранее ученые выяснили, что таинственный сигнал «от темной материи» — не то, чем он кажется.
Источник: hi-tech.mail.ru