Астрономы обнаружили возможный «след» темной материи спустя 100 лет поисков
Астрономы сообщили о возможном первом в истории прямом наблюдательном свидетельстве существования темной материи — загадочной субстанции, формирующей до 85% всей материи во Вселенной. Исследователи зафиксировали высокоэнергетическое гамма-излучение, параметры которого соответствуют теоретическому «отпечатку» частиц темной материи. Открытие может стать прорывом, сравнимым по значимости с крупнейшими достижениями современной астрофизики.
Тайна, начавшаяся в XX веке
Проблема темной материи более 90 лет остается одной из главных загадок науки. Еще в 1930-х годах астроном Фриц Цвикки, изучая движение галактик в скоплении Кома, пришел к выводу, что наблюдаемой массы недостаточно для объяснения их гравитационного взаимодействия.
С тех пор существование темной материи подтверждалось лишь косвенно — по ее влиянию на вращение галактик, формирование крупномасштабной структуры Вселенной и искривление света.
Прямое обнаружение оставалось недостижимым, поскольку частицы темной материи, согласно всем современным гипотезам, не взаимодействуют с электромагнитным излучением и не испускают свет.
Сигнал из центра Млечного Пути
Новый шаг к разгадке сделал профессор Томонори Тотани из Токийский университет. Используя архивные данные космической гамма-обсерватории Fermi, ученый зафиксировал излучение с энергией около 20 гигаэлектронвольт, формирующее характерную гало-структуру в направлении Млечный Путь.
По словам исследователя, пространственное распределение и энергетические характеристики сигнала совпадают с теоретическими расчетами для аннигиляции так называемых слабовзаимодействующих массивных частиц — вимпов (WIMP), которые на протяжении десятилетий рассматриваются как главные кандидаты на роль частиц темной материи.
Почему это открытие так важно
Если интерпретация сигнала окажется верной, речь пойдет не просто об очередном астрофизическом наблюдении, а о фундаментальном открытии, способном изменить представления о составе Вселенной.
Стандартная модель, описывающая все известные элементарные частицы, не предусматривает существование темной материи в наблюдаемом виде. Ее прямое обнаружение означало бы необходимость расширения базовых физических теорий.
Кроме того, подтверждение существования вимпов могло бы дать ответы на целый ряд вопросов — от природы гравитации на космических масштабах до механизмов формирования галактик в ранней Вселенной.
Осторожный оптимизм и необходимость проверки
В научном сообществе к результатам относятся с осторожным оптимизмом. Сам автор исследования подчеркивает, что на данном этапе делать окончательные выводы преждевременно. Для подтверждения гипотезы необходимы независимые наблюдения аналогичных сигналов в других регионах, богатых темной материей — прежде всего в карликовых галактиках-спутниках, практически лишенных обычного звездного населения.
Именно такие объекты считаются «идеальными лабораториями» для поиска следов темной материи, поскольку в них минимален фон от привычных астрофизических процессов.
Что дальше
В ближайшие годы ученые рассчитывают задействовать как новые космические миссии, так и наземные детекторы частиц, создаваемые специально для прямого поиска темной материи.
Совмещение данных гамма-обсерваторий, нейтринных телескопов и подземных лабораторий может либо подтвердить результат японских ученых, либо поставить под сомнение его интерпретацию.
Пока же астрономы говорят о редком для фундаментальной науки моменте, когда многолетние теоретические построения впервые оказываются близки к прямому экспериментальному подтверждению.
Если сигнал будет окончательно признан следом темной материи, это станет одним из крупнейших научных прорывов XXI века.
