Учёные активизируют поиски тёмной материи – невидимого вещества, составляющего 85% массы Вселенной – путём анализа энергетических выбросов от массивных скоплений галактик. Цель состоит в том, чтобы обнаружить слабые признаки распада частиц тёмной материи, что потенциально раскроет её истинную природу. Это исследование – не только об идентификации недостающего компонента космоса, но и о проверке фундаментальных теорий физики частиц и понимании того, как формировались крупномасштабные структуры Вселенной.
Задача невидимой материи
Тёмная материя остаётся одной из величайших загадок современной космологии. В отличие от обычной материи, она не взаимодействует со светом, что делает её невидимой для телескопов. Это привело физиков к выдвижению целого ряда экзотических частиц, выходящих за рамки стандартной модели – частиц, которые могут распадаться в течение миллиардов лет, высвобождая энергию в процессе. Если эти частицы действительно распадаются, результирующие выбросы могут быть обнаружены в виде рентгеновских лучей, гамма-лучей или даже потоков неуловимых нейтрино.
Новые инструменты для старой охоты
Предыдущие попытки найти эти признаки распада полагались на устаревшие детекторы с ограниченной точностью. Однако рентгеновская обсерватория NASA (XRISM) предлагает новое преимущество: высокоэнергетическую спектроскопию. Это позволяет учёным различать известные атомные выбросы и потенциально слабые, неидентифицированные линии, которые могут указывать на распад тёмной материи. Объединив трёхмесячные данные XRISM, исследователи сейчас уточняют поиски этих характерных сигналов внутри скоплений галактик, которые богаты тёмной материей и хорошо изучены с точки зрения распределения массы.
Стерильные нейтрино как главный подозреваемый
Одним из ведущих кандидатов на роль тёмной материи является «стерильное нейтрино» – гипотетическая частица, которая взаимодействует с материей только посредством гравитации. В отличие от трёх известных типов нейтрино, стерильные нейтрино могут распадаться в фотоны, производя обнаружимый рентгеновский сигнал. Текущее исследование предоставляет наиболее строгие ограничения на распад стерильных нейтрино в диапазоне 5–30 килоэлектронвольт. Хотя они пока уступают по популярности массивным слабо взаимодействующим частицам (WIMP), стерильные нейтрино и другие альтернативные кандидаты на роль тёмной материи привлекают всё больше внимания, поскольку эксперименты продолжают не находить никаких доказательств существования WIMP.
Будущее обнаружения тёмной материи
Охота за распадом тёмной материи ещё не закончена. Учёные планируют продолжать анализ данных XRISM в течение следующих 5–10 лет, надеясь либо подтвердить существование распадающихся частиц, либо ещё больше уточнить ограничения на их свойства. Ставки высоки: если это удастся обнаружить, это не только раскроет природу тёмной материи, но и откроет новые пути для понимания скрытых компонентов Вселенной и её эволюции.
Поиски распада тёмной материи – свидетельство научного метода, где даже отсутствие доказательств может быть ценным для уточнения теорий и сужения возможностей.
