Сигналы из ядра Млечного Пути намекают на свойства темной материи
Темная материя продолжает озадачивать ученых, несмотря на многочисленные попытки ее изучить. Согласно новому исследованию, ключи к разгадке могут таиться в Центральной молекулярной зоне Млечного Пути — обширной области молекулярного газа, окружающей центр нашей галактики.
Темная материя составляет около 85% всей материи во Вселенной, но не взаимодействует со светом и, кажется, взаимодействует с обычной материей только через гравитацию. О ее наличии известно благодаря гравитационным эффектам, но мало что понятно в других аспектах.
Центральная молекулярная зона Млечного Пути (ЦМЗ) отличается от других частей галактики. Почти 80% плотного газа сосредоточено именно здесь, в холодных скоплениях, называемых молекулярными облаками. Газы перемещаются внутри них со скоростью в сотни километров в секунду. В этих гигантских облаках формируются новые молекулы, особенно молекулярного водорода, и некоторые облака становятся центрами звездообразования.
ЦМЗ имеет много особенностей, но новое исследование сосредоточилось на одной: уникальный положительный заряд обычно нейтрального газа, что говорит о возможном дополнительном воздействии на электроны в молекулах водорода.
Физик-теоретик Шьям Балажи из Королевского колледжа Лондона и его коллеги из Испании и Франции изучили потенциальную связь этого феномена с так называемым «темным сектором» — гипотетическим набором квантовых полей, который может объяснить существование темной материи. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.
В качестве гипотетических частиц темной материи чаще всего предлагают два варианта: легикие аксионы и тяжелые вимпы (WIMP — Weakly Interacting Massive Particles). По словам Балажи, именно более легкие частицы темной материи не только возможны, но и могут объяснить появление положительно заряженных облаков водорода в ЦМЗ.
Когда сталкиваются легкие частицы темной материи, в процессе аннигиляции могут появляться пары противоположно заряженных частиц обычной (видимой или барионной) материи. Именно они и могли бы ионизировать газообразный водород, создавая положительно заряженные молекулярные облака.
Ранее как возможный источник ионизации рассматривали космические лучи, но наблюдения показывают слишком слабый сигнал для подтверждения этой гипотезы. Авторы также считают, что любые частицы, способные ионизируовать газообразный водород, обладают меньшей массой, чем должна быть у вимпов, согласно расчетам.
Хотя исследование добавляет аргументов в пользу более легкой темной материи, это все еще гипотеза.
«Поиск темной материи одна из важнейших задач фундаментальной науки. Взгляд в центр нашего Млечного Пути, кажется, приближает нас к обнаружению доказательств возможной природы темной материи», — говорит Балажи.
