Физики усомнились в "пушистости" темной материи
Темная материя, если она существует, вряд ли является "легкой и пушистой", как сегодня считают многие теоретики. Она должна быть больше похожа на классические "холодные" и сверхтяжелые частицы-вимпы, говорится в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.
"Теоретики уже десятилетиями пытаются понять, как выглядят и какими свойствами обладают частицы темной материи, и как работают силы, управляющие их поведением. Мы нашли рамки, в которые должна укладываться темная материя, и ее "пушистая" разновидность не может существовать в реальности, учитывая имеющиеся у нас экспериментальные данные", — заявил Вид Иршич (Vid Irsic) из университета Вашингтона в Сиэтле (США).
Достаточно долгое время ученые считали, что Вселенная состоит из той материи, которую мы видим, и которая составляет основу всех звезд, черных дыр, туманностей, скоплений пыли и планет. Но первые наблюдения за скоростью движения звезд в близлежащих к нам галактиках показали, что светила на их окраинах движутся в них с невозможно высокой скоростью, которая была примерно в 10 раз выше, чем показывали расчеты на базе масс всех светил в них.
Причиной этого, как сегодня считают ученые, была так называемая темная материя – загадочная субстанция, на чью долю приходится примерно 75% от массы материи во Вселенной. Как правило, в каждой галактике примерно в 8-10 раз больше темной материи, чем ее видимой "кузины", и эта темная материя удерживает звезды на месте и не дает им "разбежаться".
Сегодня почти все ученые уверены в существовании темной материи, однако ее свойства, помимо ее очевидного гравитационного влияния на галактики и скопления галактик, остаются загадкой и предметом споров среди астрофизиков и космологов. Достаточно долго ученые предполагали, что она сложена из сверхтяжелых и "холодных" частиц-"вимпов", никак не проявляющих себя, кроме как притягивая видимые скопления материи.
Безуспешные поиски "вимпов" в последние два десятилетия заставили многих теоретиков считать, что темная материя на самом деле может быть "легкой и пушистой" и состоять из так называемых аксионов – сверхлегких частиц, похожих по массе и свойствам на нейтрино. Другие исследователи, в свою очередь, предполагают что темная материя может быть экзотической жидкостью или же состоять из нескольких разных компонент, один или несколько которых могут постепенно распадаться.
Иршич и его коллеги решили выяснить, какая из двух главных теорий сегодня в большей степени соответствует накопленным экспериментальным данным и результатам наблюдений за галактиками, создав компьютерные модели Вселенной, в которой всю темную материю составляют или "вимпы", или аксионы.
Меняя массу и другие физические свойства этих частиц, ученые сравнивали результаты расчетов с тем, как выглядит настоящая Вселенная, и искали границы, при переходе которых аксионы и "вимпы" перестают соответствовать реальности. К примеру, многие версии Вселенной с "вимпами" содержат в себе галактики с огромным числом спутников, которые отсутствуют у реальных объектов такого рода, а аксионы в пустоте между галактиками начинают странным образом взаимодействовать со светом, чего не происходит в настоящем мире.
Отсеивая самые неправдоподобные версии виртуальных Вселенных, ученые пришли к выводу, что фактически все варианты теорий о "пушистой" темной материи не соответствуют тому, как выглядит излучение квазаров, ярких ядер сверхдалеких галактик, за которыми астрономы наблюдают уже несколько десятков лет.
С другой стороны, многие варианты классической теории о "холодной" темной материи в целом давали такую же картинку, как и реальные наблюдения за окружающим нас космосом, за исключением проблемы с большим числом карликовых глактик. Это, как считают ученые, говорит о том, что темная материя вряд ли может быть "пушистой" и легкой, и что она будет ближе к вимпам, чем к аксионам.
