В течение многих лет богатая энергией радиация от пространства дразнила ученых с неокончательными намеками темной материи. Но категорический ответ может быть под рукой. Бригада физиков говорит, что определенные галактические рентгеновские лучи могли быть признаком распада темной материи, и что предстоящая спутниковая миссия должна доказать или опровергнуть их требование.
Темная материя составляет приблизительно 80% вопроса во вселенной, но никто не знает точно, каково это. Большинство теоретиков подозревает, что это состоит из так называемых слабо взаимодействующих крупных частиц (МЕЩАНЕ) — неоткрытые субатомные частицы, испускающие так мало света, что мы не видим их, хотя они все еще взаимодействуют с другим вопросом через силу тяжести и слабую ядерную силу. Но лабораторные опыты не определили их и наиболее вероятные доказательства пространства — гамма-лучи, которые предполагаемые МЕЩАНЕ испустили бы при уничтожении друг друга в центрах галактик — затопляются каскадами гамма-лучей из других источников, таких как горячий газ.
Физик частицы Алексей Боярский из Лейденского университета в Нидерландах и коллег следовал за различным карьером. Они обыскивали данные от XMM-ньютона Европейского космического агентства, вращающегося вокруг обсерватории рентгеновских лучей для признаков частиц, взвешивающих несколько тысяч электронвольтов — одна миллионная, столь же крупная как МЕЩАНЕ. В теории частицы как этот — если они существуют — должны разложить внутренние галактические центры и другие объекты в космосе для производства рентгеновских лучей с определенной энергией. Группа начала свой поиск в 2005, и в течение многих лет оставался с пустыми руками.
Но они наконец стали удачными: в прошлом году они сообщили о нахождении пика в 3,5 тысячах электронвольтов (кэВ) в энергетическом спектре рентгеновских лучей и от самого близкого соседа Млечного пути, Галактики Подбела и от группы галактики Персеуса. Одновременно, другая группа — физик Эсра Бульбуль из Смитсоновского Гарвардом Центра Астрофизики в Кембридже, Массачусетс и коллеги — сообщил о нахождении линии эмиссии приблизительно в 3,5 кэВ в объединенных спектрах от 73 групп галактики.
Теперь, в газете, принятой для публикации в Physical Review Letters, группа Боярского сообщает о подобном пике в рентгеновских лучах от ядра Млечного пути. Интенсивность пика находится в правильном диапазоне, который будет произведен реакциями темной материи, исследователи говорят: выше, чем нижний предел, выведенный из данных о группе галактики, но ниже, чем потолок, рассчитанный от исследований менее плотных внешних регионов Млечного пути. «Мы не можем доказать, что темная материя прибывает из центра Млечного пути, потому что мы не знаем физику вокруг галактического центрального колодца достаточно», говорит Боярский. «Но сигнал передает очень нетривиальную проверку на непротиворечивость».Другие исследователи, однако, оспаривают происхождение темной материи сигнала.
Физики Тесла Джелтема и Стефано Профумо в Калифорнийском университете, Санта-Круз, проанализировали рентгеновские лучи, испущенные обычными атомами в Млечном пути, Подбеле и соответствующих группах галактики. Они приходят к заключению, что линия на 3,5 кэВ могла легко прибыть из горячего, пылающего калия и других элементов, взорванных в космос звездами.Между тем физик Ондредж Урбан из Института Kavli Астрофизики Частицы и Космологии в Стэнфордском университете в Пало-Альто, Калифорния и коллегах говорит данные от космического агентства НАСА/японского языка (JAXA), спутник рентгеновских лучей Suzaku не приводит реального доказательства подобной темной материи эмиссии в 3,5 кэВ в спектрах четырех групп галактики, включая Персеуса.Боярский говорит, что больше данных необходимо для урегулирования вопроса.
Он и его коллеги заказали время наблюдения на XMM-ньютоне для изучения спектра рентгеновских лучей карликовой галактики, которая, как думают, питала много темной материи, но немногих химических элементов. «Если бы мы видим сигнал там, было бы очень трудно интерпретировать его с точки зрения нормальной астрофизики», говорит он. «Это составило бы очень твердое доказательство темной материи». Он говорит, что надеется иметь результаты к началу следующего года.Окончательное испытание могло также начаться в следующем году, когда JAXA намечен, запускают новый спутник рентгеновских лучей под названием ASTRO-H.
ASTRO-H будет в состоянии подготовить форму пика на 3,5 кэВ в намного большем количестве деталей, чем текущие спутники могут, сказать Джонатана Фэна, теоретика частицы в Калифорнийском университете, Ирвина. Относительно широкая линия, он объясняет, подразумевала бы, что рентгеновские лучи происходят из-за темной материи, тогда как более узкая линия указала бы на нормальные атомы как источник. «Сигнал рентгеновских лучей на 3,5 кэВ имеет реальную возможность того, чтобы быть окончательно подтвержденным как темная материя за несколько лет, в отличие от других предполагаемых сигналов в настоящее время на рынке”.
Если темная материя будет причиной, то физики должны будут все еще придавить ее идентичность. Фэн говорит, что энергия и интенсивность линии на 3,5 кэВ, «как ожидался бы» от стерильного neutrinos: гипотетические ультранеуловимые кузены обычного neutrinos, который испустил бы рентгеновские лучи при распаде в нормальный neutrinos.
Космолог Кеворк Абэзэджиэн, также в Калифорнийском университете, Ирвине, соглашается, что стерильные neutrinos являются наиболее вероятным кандидатом, частично потому что они возникают в естественных объяснениях существования массы нейтрино. Но другие гипотетические частицы могли также произвести сигнал, добавляет он.
Наземные измерения? – порча — тот же радиоактивный процесс, давший физикам их первые намеки, что neutrinos существуют — мог уладить, предлагает ли keV-масштаб, стерильные neutrinos являются также частью очереди природы, Абэзэджиэн.