Краткая история астрономии. Том 11. Темная материя

               Исследователи из Института фундаментальных исследований Тата, Индия, предложили теорию, согласно которой скорость аннигиляции темной материи в пределах Млечного пути может превосходить скорость ее аннигиляции в других, больших и меньших по размерам галактиках, а также в галактиках ранней Вселенной.

               Анирбан Дас (Anirban Das) вместе со своим научным руководителем доктором Басудебом Дасгуптой (Basudeb Dasgupta) рассматривали эту гипотезу, поскольку пока нет свидетельств аннигиляции темной материи – за исключением некоторых сигналов, идущих из Млечного пути, которые были замечены при помощи детекторов PAMELA и AMS02, а также космической гамма-обсерватории «Ферми» (Fermi). Если дальнейшие наблюдения подтвердят, что эти сигналы действительно относятся к аннигилирующей темной материи, при этом аналогичные сигналы в других галактиках Вселенной так и не будут обнаружены, то версия Даса и Дасгупты может стать одной из немногих гипотез, объясняющих «уникальность» Млечного пути.

               В новом исследовании показано, что «необычность» Млечного пути в отношении скорости аннигиляции темной материи может объясняться симметрией аннигилирующих частиц темной материи. Более того, в исследовании предсказывается, что темная материя состоит более чем из одного вида частиц, и взаимодействие между этими частицами осуществляется при помощи частиц небольшой массы. Гипотеза должна быть проверена дальнейшими наблюдениями.

_{astronews.ru, 26 июня 2017}

Глава 11-2-4 Астрономы не нашли следов аннигиляции темной материи после 413 недель наблюдений

Март 2018

Американские ученые исследовали гамма-излучение 495 галактик из каталогов T15 и T17, которое телескоп Ферми регистрировал в течение восьми лет. Ученые снова не нашли следов аннигиляции частиц темной материи, но установили ограничение на сечение процесса и проверили результаты предыдущей работы, в которой рассматривались только карликовые сфероидальные галактики. Статья опубликована в Physical Review D.

               Существование темной материи подтверждается множеством данных по гравитационному линзированию и измерению кривых вращения галактик, однако «живьем» ее никто никогда не видел. Ученые пытаются поймать ее с помощью огромных детекторов, следят за «невидимыми» распадами частиц, ищут на коллайдерах следы гипотетических темных фотонов — однако до сих пор следов темной материи зарегистрировано не было. Неудачи заставляют экспериментаторов разрабатывать альтернативные способы поиска темной материи.

               В частности, некоторые теории предполагают, что частицы темной материи должны аннигилировать и рождать обычные фотоны, которые можно поймать с помощью детекторов. Сами по себе такие процессы могут происходить очень редко, но в галактических гало частиц темной материи должно быть много, и аннигиляция станет заметной. В результате галактики будут излучать в гамма-диапазоне, и этот сигнал можно отделить от излучения, возникающего в других астрофизических процессах, и зарегистрировать.

               Группа ученых под руководством Бенджамина Сафди (Benjamin Safdi) использовала этот гипотетический процесс для поиска темной материи. Исследователи сравнили рассчитанный поток с экспериментальными данными, собранными телескопом Ферми (Fermi Gamma-ray Space Telescope) за период с августа 2008 по июль 2016 года. В течение всего этого периода телескоп регистрировал гамма-излучение в диапазоне энергий от 502 мегаэлектронвольт до 251 гигаэлектронвольта.

               В результате исследователи получили ограничение на сечение аннигиляции гипотетических частиц с массами от десяти до десяти тысяч гигаэлектронвольт. Поскольку остаточный поток гамма-излучения оказался небольшим, ограничение получилось очень сильным.