Невидимая Вселенная: ученые ищут темную материю в инфракрасном свете

Команда ученых из Токийского столичного университета под руководством доцента Вена Йина сделала важный шаг в поисках темной материи.

Они использовали новую технологию спектроскопии и мощный Магелланов телескоп в Чили, чтобы наблюдать за двумя галактиками — Leo V и Tucana II. Всего за четыре часа наблюдений в инфракрасном диапазоне они смогли установить новые ограничения на время жизни темной материи. Это открытие подчеркивает, насколько эффективной может быть их технология, и расширяет поиск в малоизученных областях спектра.

Результаты опубликованы в издании Physical Review Letters.

Уже больше ста лет ученые сталкиваются с загадкой: во Вселенной, судя по всему, гораздо больше массы, чем мы можем увидеть. Например, галактики вращаются так, будто их удерживает что-то невидимое. Эту «недостающую» массу назвали темной материей. Проблема в том, что мы не только не можем ее увидеть, но и не знаем точно, что ищем. Темная материя не излучает свет, не взаимодействует с обычной материей, и ее природа остается загадкой.

Чтобы приблизиться к разгадке, ученые начали комбинировать теоретические модели с современными наблюдениями. В этот раз команда сосредоточилась на гипотетических частицах, которые могут быть связаны с темной материей, — аксионоподобных частицах (ALP). Эти частицы, если они существуют, могут распадаться и излучать свет в инфракрасном диапазоне. Однако инфракрасный спектр — это сложная область для наблюдений. Там много помех: свет от звезд, пыли, атмосферы и даже отраженный солнечный свет. Чтобы справиться с этим, ученые разработали новую методику. Они использовали тот факт, что свет от распада частиц будет сосредоточен в узком диапазоне, в отличие от фонового излучения, которое «размазано» по всему спектру.

С помощью спектрографа WINERED, установленного на Магеллановом телескопе, команда смогла точно измерить весь свет в ближнем инфракрасном диапазоне. Хотя они не обнаружили явных признаков распада частиц, это позволило установить новые ограничения. Например, время жизни этих частиц должно быть не меньше, чем 10 в 25-26 степени секунд. Это в десятки миллионов раз больше возраста Вселенной!

Это исследование важно не только потому, что оно устанавливает новые пределы для времени жизни темной материи. Оно также показывает, как современные технологии в астрономии могут помочь решать задачи из области физики элементарных частиц. Ученые отмечают, что в данных есть некоторые аномалии, которые могут указывать на что-то интересное. Возможно, с новыми наблюдениями и более глубоким анализом они смогут наконец обнаружить темную материю.

Что сделали ученые:

• Наблюдали две галактики, Leo V и Tucana II, с помощью Магелланова телескопа.
• Использовали новую технологию спектроскопии для анализа инфракрасного света.
• Сосредоточились на поиске аксионоподобных частиц, которые могут быть связаны с темной материей.
• Установили новые ограничения на время жизни этих частиц.

Почему это важно:

• Темная материя — одна из самых больших загадок современной науки.
• Новые технологии позволяют искать ее в ранее недоступных областях спектра.
• Результаты исследования могут приблизить нас к пониманию природы темной материи.

Ранее ученые предположили, что темная материя могла помочь истребить динозавров.

01.03.2025