Рентгеновские лучи определенной длины волны, происходящей от сердец близлежащих галактик и групп галактики, могли быть признаками частиц темной материи, распадающейся в космосе, двух независимых бригадах отчета астрономов. Если та интерпретация правильна, то темная материя могла состоять из странных частиц, названных стерильными neutrinos, весящими о 1/100 так же как электрон. Однако некоторые другие исследования скептичны.
В течение многих десятилетий астрономы и астрофизики думали, что своего рода таинственная темная материя должна обеспечить силу тяжести, мешающую отдельным галактикам разваливаться. Фактически, текущая стандартная модель космологии указывает, что типичная галактика формируется в обширной глыбе или ореоле, темной материи, сила тяжести которой мешает звездам вылетать в космос.
Однако ученые не знают, какова темная материя, поскольку они никогда не обнаруживали ее каким-либо образом кроме ощущения его силы тяжести.Теперь, две бригады сообщают о возможных признаках частиц темной материи, раскрывающих себя в другом отношении — очень, очень медленно распадаясь в нормальные фотоны.
Обе группы полагались на данные от одной из самых успешных космических обсерваторий, Миссия Мультизеркала Рентгеновских лучей Европейского космического агентства (XMM-ньютон), начавший в декабре 1999 и все еще берущий данные. Эсра Бульбуль, астрофизик в Смитсоновском Гарвардом Центре Астрофизики в Кембридже, Массачусетс и коллеги обнаружил рентгеновские лучи удельной энергии — 3,5 kiloelectron В (кэВ) — сияющий от 73 групп галактики, включая группу Персеуса. Группа Гарварда также использовала данные из орбитальной Обсерватории Рентгеновских лучей НАСА Chandra, начатой НАСА в июле 1999, как это сообщает в статье, представленной к Астрофизическому Журналу.Работая независимо, Алексей Боярский, теоретический физик в Лейденской Обсерватории Лейденского университета в Нидерландах и коллег, сосредоточенных на галактике Андромеды и на группе галактики Персеуса, где они нашли такие рентгеновские лучи также, как они сообщают в статье, представленной к Physical Review Letters.
Рентгеновские лучи той энергии не соответствуют никаким известным рентгеновским лучам «линия», которая могла прибыть из обычного возбуждения атомов, говорят исследователи. «Мы не могли согласовать его ни с чем, что прибудет из тепловой плазмы», говорит Максим Маркевич из НАСА Центр космических полетов имени Годдарда в Зеленом поясе, Мэриленд и члене группы Соловья.Те необъясненные рентгеновские лучи могли прибыть из частиц темной материи. В 1990-х некоторые теоретики размышляли, что темная материя могла состоять из некоторого доброго “стерильного нейтрино”, частица, сродни трем типам нейтрино, которое может быть сгенерировано в столкновениях обычных частиц. (Стерильное нейтрино было бы стерильно, потому что оно не могло быть произведено тот путь, но только когда обычное нейтрино превращается в стерильное.) По словам теоретиков, это стерильное нейтрино имело бы массу в диапазоне keV и распадется в фотон рентгеновских лучей в диапазоне keV и нормальном нейтрино.
Таким образом, замеченные рентгеновские лучи должны были бы произойти от стерильного neutrinos весящие приблизительно 7 кэВ. Исследователи искали радиацию от галактик прежде, но «ее обнаружение стало только возможным, потому что XMM накопил достаточную продолжительность воздействия», объясняет Боярский.
Один объект, на который смотрели обе группы, является группой Персеуса. Лейденская группа, сосредоточенная на внешней стороне и группе Гарварда, сосредоточенной на центре.
Факт, что результаты были в соответствии, воодушевлял. «Скорости распада стерильного neutrinos являются непротиворечивыми, и это было открытием нанесения удара, потому что …, мы использовали абсолютно различные наборы данных», говорит Маркевич. Обе исследовательских группы, однако, подчеркивают, что слишком рано, чтобы прийти к заключению, что то, что они видели, является проблеском темной материи. Одной причиной осторожности является низкоэнергетическое разрешение датчиков XMM и Chandra, которые являются устройствами с зарядовой связью (CCDs) немного как те в цифровых фотоаппаратах. «Поскольку эта линия так слаба, и с этой резолюцией линия расширена так, что это появляется как 1%-й удар выше континуума», говорит Маркевич. «Мы должны будем ждать подтверждения от других спутников», говорит он.
Кеворк Абэзэджиэн, астрофизик в Калифорнийском университете, Ирвин, не вовлеченный в работу, говорят, что результаты важны. «Я думаю, что это – ‘дымящееся оружие’, но это должно быть подтверждено; в этом пункте это не может быть объяснено астрофизическим процессом», говорит Абэзэджиэн.Но не все таким образом жизнерадостен. «Это – сигнал из-за экзотической физики как темная материя или стандартной физики как астрофизические источники?
Слишком рано говорить», говорит Джон Биком, астрофизик в Университете штата Огайо, Колумбус. Биком также отмечает, что много теоретиков одобряют схемы, в которых темная материя состоит из намного более тяжелых слабо взаимодействующих крупных частиц или МЕЩАН. Если бы доказательства МЕЩАН должны были быть найдены, они ослабили бы случай для keV-масштаба стерильный neutrinos, говорит он.В конечном счете результат может быть проверен новым спутником.
Миссия Astro-H, проект Управлением Исследования Космоса Японии, будет оборудована калориметрами с в 20 раз лучшей энергетической резолюцией, чем CCDs. С его превосходящим решением это должно быть в состоянии сказать астрофизический источник от сигнала темной материи, говорит Боярский.
Astro-H должен начать в 2015.