Новый анализ не помог найти «свечение» темной материи в гало Млечного Пути

Поиск признаков темной материи вне ее гравитационного эффекта обернулся неудачей — но на этот раз это спорной.

Астрономы не обнаружили, что рентгеновское свечение является продуктом одного конкретного кандидата в темную материю: стерильного нейтрино.

Исследователи утверждают, что это результат, который бросает немного тени на этого кандидата в качестве ведущего претендента на темную материю, но не отвергает его полностью.

Темная материя — это огромный старый вопросительный знак. Хотя мы не можем обнаружить ее напрямую, мы знаем, что она существует, потому что оказывает действительно сильное гравитационное воздействие на материю, которую мы видим.

Например, вещество на внешних краях галактик движется быстрее, чем следовало бы, если бы оно находилось под гравитационным воздействием одной только видимой материи. И гравитационное линзирование — то, как гравитация изгибает путь света — также сильнее, чем мы ожидаем. Исходя из этих эффектов, астрономы подсчитали, что 85 процентов вещества во Вселенной — это темная материя.

Поскольку мы не можем обнаружить ее, мы не знаем, что это такое. Существует ряд гипотетических кандидатов, и астрономы пытаются придумать способы их обнаружения.

Стерильное нейтрино является гипотетической частицей. Нормальные нейтрино, наиболее распространенные частицы во Вселенной — они похожи на электроны, но не имеют заряда и имеют очень небольшую массу, поэтому они едва взаимодействуют с нормальной материей. Физики предположили, что стерильное нейтрино вообще не будет взаимодействовать с нормальным веществом, кроме как гравитационно.

Но эти гипотетические нейтрино тоже нестабильны. Они должны распасться на нормальные нейтрино и электромагнитное излучение. И, если они так распадаются, то это излучение должно быть обнаружено. Очень слабое, но обнаружимое.

Как утверждалось в исследовании 2014 года, было обнаружено слабое рентгеновское излучение от стерильного распада нейтрино от далеких галактик, излучение, называемое линией 3,5 кэВ. Но затем последующие исследования — одно в 2016 году на карликовой галактике на расстоянии 260 000 световых лет, а другое в 2017 году на скоплении галактик на расстоянии 240 миллионов световых лет — не подтвердили обнаружение.

Мы знаем, что Млечный Путь имеет существенный ореол темной материи, поэтому, если в нем распадаются стерильные нейтрино, они должны быть обнаружены вокруг галактики.

Команда провела метаанализ 20-летних необработанных архивных рентгеновских данных о пустом пространстве вокруг Млечного пути, где другие светящиеся объекты не будут создавать помех в поисках признаков 3.5 КэВ эмиссии. Они не нашли ни одной.

«Эта статья 2014 года и последующие работы подтвердили, что сигнал вызвал значительный интерес в сообществах астрофизики и физики элементарных частиц из-за возможности впервые узнать, что именно представляет собой темная материя на микроскопическом уровне», — сказал физик Бен Сафди из Мичиганского университета.

«Наши результаты не означают, что темная материя не является стерильным нейтрино, но это означает, что — вопреки тому, что было заявлено в 2014 году — на сегодняшний день нет экспериментальных данных, указывающих на ее существование».

Исследование было опубликовано в журнале Science.

Источники: Фото: Гало темной материи галактики Млечный путь. Zosia Rostomian and Nicholas Rodd/Berkeley Lab; and Christopher Dessert and Benjamin Safdi/University of Michigan