Как взрыв сверхновой может раскрыть тайну темной материи

Американские астрофизики из Калифорнийского университета в Беркли предложили способ, который может приблизить человечество к разгадке природы темной материи. Их исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters (PRL).

Фото: NASA by Chandra, PDM

Остаток сверхновой RCW 103 c нейтронной звездой 1E 161348-5055 в центре

Вот уже 90 лет темная материя остается одной из самых интригующих загадок Вселенной. Ученые установили, что 85% всей материи недоступны для наблюдения с помощью современных телескопов. Основным кандидатом на роль темной материи сегодня считается аксион — гипотетическая легкая частица, которая пока не была обнаружена.

Согласно новой гипотезе, аксионы могут быть найдены благодаря взрыву близкой к Земле сверхновой звезды. Ученые предполагают, что в первые 10 секунд после коллапса ядра массивной звезды аксионы будут вырабатываться в огромных количествах. Затем они должны преобразовываться в мощные гамма-лучи.

На сегодняшний день зафиксировать такое событие способен лишь орбитальный гамма-телескоп "Ферми". Однако шансы засечь взрыв сверхновой ограничиваются примерно 10% из-за его поля зрения. При этом даже одно обнаружение гамма-лучей могло бы сузить диапазон теоретических масс аксиона и дать возможность его точного определения.

А вот отсутствие данных исключило бы значительную часть гипотез и существенно изменило бы подход к поискам темной материи.

Основной сложностью является редкость таких событий. Для того чтобы гамма-лучи были достаточно яркими, сверхновая должна находиться в нашей галактике или одной из галактик-спутников. Однако такие взрывы происходят редко — примерно раз в несколько десятилетий.

Последняя близкая сверхновая вспыхнула в 1987 году в Большом Магеллановом Облаке. Тогда гамма-телескоп Solar Maximum Mission не смог зафиксировать предполагаемую интенсивность гамма-лучей из-за низкой чувствительности.

Тем не менее предложенный подход открывает новые перспективы в поиске темной материи и аксионов, хоть и требует дальнейшего развития технологий наблюдения.

Уточнения

Тёмная мате́рия — в астрономии и космологии, а также в теоретической физике гипотетическая форма материи, не участвующая в электромагнитном взаимодействии и поэтому недоступная прямому наблюдению.