Фізики запропонували модель, у якій частинки темної матерії можуть існувати у двох станах із майже однаковою масою — і давати гамма-сигнал лише тоді, коли рухаються достатньо швидко, щоб перейти зі «спокійного» стану у «збуджений». Такий швидкий рух, як припускають дослідники, можливий здебільшого в масивних галактиках. Це пояснює давню загадку: чому в центрі Чумацького Шляху фіксують натяки на сигнал темної матерії, а в карликових галактиках — ні. Дослідження опублікували в журналі Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
Карта розподілу темної матерії зі спостережень Dark Energy Survey. N. Jeffrey, Dark Energy Survey Collaboration
Чому темна матерія «мовчить» у карликових галактиках?
Одним з основних способів пошуку темної матерії є спроби зафіксувати гамма-випромінювання, яке може виникати під час зіткнень її частинок. Карликові галактики вважають одним із найперспективніших джерел для пошуку таких сигналів, адже вони містять багато темної матерії та майже не мають інших джерел випромінювання. Але попри численні спостереження, жодних переконливих сигналів там не виявили, тоді як у центрі великих галактик іноді знаходять натяки на наявність темної матерії. Це протиріччя довго залишалося без чіткого пояснення.
У новому дослідженні науковці припустили, що темна матерія має два дуже близькі за масою стани. У звичайних умовах частинки перебувають у «спокійному» стані та не дають сигналу, але якщо вони рухаються достатньо швидко, як у великих галактиках, під час зіткнень частина з них переходить у «збуджений» стан. Ключовим є те, що сигнал виникає лише тоді, коли одночасно присутні обидва стани. У такому випадку вони можуть взаємодіяти між собою і породжувати гамма-випромінювання, яке вже можна зафіксувати.
У карликових галактиках швидкості частинок занадто малі, щоб запускати цей процес, тому збуджений стан майже не утворюється і сигнал не виникає. Якщо ця гіпотеза підтвердиться, вона змінить підхід до пошуку темної матерії, у якому все залежатиме від умов середовища, передусім швидкості руху частинок. Це означає, що найбільш перспективними об’єктами для пошуку можуть бути саме великі галактики та їхні центри, тоді як карликові системи можуть залишатися «тихими», навіть якщо заповнені темною матерією.
Які успіхи з пошуком темної матерії
🌌 Ще однією причиною того, що темну матерію легше виявити у великих галактиках, є те, що вони можуть забирати темну матерію з галактик-сусідок.
🕙 Для пошуку темної матерії запропонували також використовувати атомні годинники, які завдяки своїй чутливості вловлюватимуть сигнали від неї в космосі.
📖 Детальніше про те, як науковці шукають темну матерію й енергію та чому переконані в їхньому існуванні, хоча напряму зафіксувати їх неможливо, — читайте у нашому матеріалі.
