Краткая история астрономии. Том 11. Темная материя

               Несколько лет назад космический зонд New Horizons пересек орбиту Плутона и смог рассмотреть оптический фон в деталях, которые недоступны никаким другим инструментам. Оказалось, что его излучение вдвое ярче, чем можно предсказать с помощью существующих теорий и моделей. Теперь астрофизики из Университета Джонса Хопкинса выдвинули гипотезу о том, что избыток излучения может быть связан с темной материей.      Существует множество гипотез, предсказывающих свойства частиц темной материи. Среди кандидатов —аксионы, которые могут быть крайне легкими и многочисленными. Теоретически их масса должна быть на много порядков меньше, чем у крупных бозонов, а при распаде они должны излучать пару фотонов. Поиск аксионов или создаваемого ими излучения продолжается давно, но до сих пор не дал никаких результатов.

               Авторы новой статьи предполагают, что обнаружить их можно в межзвездном оптическом фоне. По расчетам ученых, избыточное излучение может возникать из-за распада аксионов в экстремально мощном магнитном поле, при массе частиц в пределах 8-20 электронвольт. Это намного больше, чем предсказывают некоторые теории, — сотые и тысячные доли электронвольт. Для сравнения, масса электрона составляет около 0,5 мегаэлектронвольта.

_{naked-science , 05 декабря 2022, Сергей Васильев}

_{https://naked-science.ru/article/astronomy/temnaya-materiya-mozhet-svetitsya-yarche}

_{Physical Review Letters, декабрь 2022, Университет Джонса Хопкинса}

_{https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.231301}

Часть 11-3 Новая эпоха в поисках темной материи

Содержание

(том – часть – глава)

11-3-1. Темная материя выдаст себя разогревом нейтронных звезд

11-3-2. Распады нейтрона указали на существование темной материи

11-3-3. Эксперименты не нашли распады нейтрона на фотон и темную материю

11-3-4. Проверка модели Форнала и Гринштейна

11-3-5. Темная материя замедлила гравитационные волны. Но заметить это замедление не получится

11-3-6. Новая эпоха в поисках темной материи

11-3-7. Астрофизики зарегистрировали движение темной материи

11-3-8. Темная материя пока никого не убила – и это дает нам информацию о ее природе

11-3-9. «Хаббл» нашел самые маленькие сгустки темной материи

11-3-10. Новая элементарная частица может оказаться «атомом» темной материи

11-3-11. Темные аксионы ограничили с помощью нейтронных звезд

11-3-12. Пульсары могут подсветить темную материю

Глава 11-3-1 Темная материя выдаст себя разогревом нейтронных звезд

Февраль 2018

Американские физики исследовали падение темной материи на нейтронную звезду и показали, что параметры взаимодействия частиц обычной и темной материи связаны с температурой звезды. Более того, для некоторых моделей этот способ позволяет получить оценки, которые превосходят существующие оценки, найденные в экспериментах по прямому поиску темной материи. Статья опубликована в Physical Review D.

Темная материя необходима для объяснения кривых вращения и гравитационного линзирования на галактиках с «недостающей» массой, и большинство физиков уверены в ее существовании. К сожалению, в экспериментах по прямому детектированию частицы темной материи до сих пор не были найдены. Это заставляет физиков задумываться о природе темной материи, а также искать альтернативные способы ее детектирования.

               Например, в новой статье физики из Калифорнийского и Нотр-Дамского университетов предложили искать темную материю с помощью нейтронных звезд. Из-за огромной силы притяжения такие звезды должны очень эффективно захватывать частицы — поток темной материи, падающей на типичную нейтронную звезду, оценивается приблизительно в 25 грамм в секунду. Из-за этого нейтронные звезды должны заметно разогреваться, и наблюдая за ними в инфракрасном диапазоне, можно определить сечение взаимодействия частиц обычной и темной материи.

               Стоит отметить, что на данный момент у астрономов нет инструментов, с помощью которых можно было бы измерить температуру нейтронных звезд и увидеть предсказанное авторами статьи разогревание. Тем не менее, инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб» сможет выполнить такие измерения. В этом случае наблюдения уже за одной-единственной нейтронной звездой будет достаточно, чтобы уточнить величину сечения взаимодействия частиц обычной и темной материи.