Пізнавальне

Ледве помітне випромінювання міжзоряного простору виявилося сильнішим, ніж передбачають розрахунки. Можливо, цей надлишок створюється аксіонами — невловимими частинками темної матерії.

Міжзоряний простір темний, але не чорний. Там, де немає видимих ​​джерел світла, можна знайти мікрохвилі найдавнішого реліктового випромінювання. Пил ледве світиться, створюючи інфрачервоне тло Всесвіту. Реєструється космічний фон в оптичному діапазоні. Передбачається, що його створюють джерела, недоступні для прямого спостереження: наприклад, зірки та галактики, розташовані зовсім далеко.

Кілька років тому далекий космічний зонд New Horizons перетнув орбіту Плутона і зміг розглянути оптичний фон у деталях, які недоступні іншим інструментам. Бортовий телескоп LORRI виявив, що його випромінювання практично вдвічі яскравіше, ніж можна передбачити за допомогою існуючих теорій та моделей. Ну а тепер астрофізики з Університету Джонса Хопкінса висунули гіпотезу про те, що надлишок випромінювання може бути пов’язаний із темною матерією. Їх стаття опублікована у Physical Review Letters.

Темна матерія не випромінює, не поглинає і не розсіює випромінювання, залишаючись невидимою в жодному телескопі. Її можна простежити лише за гравітаційним впливом, який надають великі скупчення на рух зірок і галактик. Такі спостереження показують, що темна матерія у Всесвіті в рази більша за звичайну і що саме вона визначає її еволюцію у великих масштабах.

Існує безліч гіпотез, що передбачають властивості частинок темної матерії, хоча ні одна з них поки що не отримала жодного твердого підтвердження. Серед кандидатів — аксіони, які можуть бути вкрай легкими та численними. Теоретично їхня маса має бути на багато порядків менше, ніж у великих бозонів, а при розпаді вони повинні випромінювати пару фотонів. Пошук аксіонів або хоч би створюваного ними випромінювання триває давно, але досі не дав жодних результатів.

Автори нової статті припускають, що їх можна виявити в міжзоряному оптичному фоні. 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 та тисячні частки електронвольт. Для порівняння, маса електрона становить близько 0,5 електронвольта.

Підтвердити чи спростувати ці розрахунки можуть нові спостереження. На дальньому зонді New Horizons є інструмент для роботи в ультрафіолетовому діапазоні. А в майбутньому можуть з’явитися аналогічні телескопи, які охоплять і високоенергетичні хвилі, аж до рентгена і гамма-променів. Все це дозволить уточнити нову гіпотезу і можливо нарешті вловити частинки темної матерії. Попередні роботи дають на це деяку надію.