Несмотря на то, что темная материя считается невидимой, не излучающей и не поглощающей свет, ее можно обнаружить по ее гравитационному влиянию на движения и внешний вид других объектов во Вселенной, таких как звезды или галактики.Основываясь на этом косвенном свидетельстве, астрономы полагают, что темная материя является доминирующим типом материи во Вселенной, но это остается неясным.Намек, возможно, был найден при изучении скоплений галактик, крупнейших космических скоплений материи, связанных между собой гравитацией.
Скопления галактик содержат не только сотни галактик, но и огромное количество горячего газа, заполняющего пространство между ними.Однако измерение гравитационного влияния таких скоплений показывает, что галактики и газ составляют лишь пятую часть общей массы — остальное считается темной материей.Этот газ состоит в основном из водорода и при температуре более 10 миллионов градусов по Цельсию достаточно горячий, чтобы испускать рентгеновские лучи.
Следы других элементов вносят дополнительные рентгеновские «линии» на определенных длинах волн.Изучая наблюдения этих характерных линий в 73 скоплениях галактик с помощью космических телескопов ЕКА XMM-Newton и НАСА Chandra, астрономы наткнулись на интригующую слабую линию на длине волны, которой раньше не видели.«Если бы этот странный сигнал был вызван известным элементом, присутствующим в газе, он должен был оставить другие сигналы в рентгеновском свете на других хорошо известных длинах волн, но ни один из них не был зарегистрирован», — говорит доктор Эсра Бюльбюль из Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики в Кембридже, Массачусетс, США, ведущий автор статьи, в которой обсуждаются результаты.
«Поэтому нам пришлось искать объяснение за пределами известной, обычной материи».Астрономы предполагают, что это излучение может быть вызвано распадом субатомной частицы экзотического типа, известной как «стерильное нейтрино», которое предсказано, но еще не обнаружено.
Обычные нейтрино — это частицы с очень малой массой, которые очень редко взаимодействуют с веществом через так называемое слабое ядерное взаимодействие, а также через гравитацию. Считается, что стерильные нейтрино взаимодействуют с обычной материей только через гравитацию, что делает их возможным кандидатом на роль темной материи.
«Если интерпретация наших новых наблюдений верна, по крайней мере, часть темной материи в скоплениях галактик может состоять из стерильных нейтрино», — говорит доктор Бюльбюль.Обследованные скопления галактик находятся на большом расстоянии от ста миллионов световых лет до нескольких миллиардов световых лет. Таинственный слабый сигнал был обнаружен путем объединения нескольких наблюдений скоплений, а также на отдельном изображении скопления Персей, массивной структуры в нашем космическом районе.
Это открытие может иметь далеко идущие последствия, но исследователи проявляют осторожность. Для подтверждения связи с темной материей необходимы дальнейшие наблюдения с помощью телескопов XMM-Newton, Chandra и других высокоэнергетических скоплений большего количества скоплений.«Открытие этих любопытных рентгеновских лучей стало возможным благодаря большому архиву XMM-Newton, а также способности обсерватории собирать большое количество рентгеновских лучей на разных длинах волн, что привело к этой ранее неоткрытой линии», — комментирует Норберт Шартель, XMM ЕКА -Ученый проекта Ньютон.«Было бы чрезвычайно интересно подтвердить, что XMM-Newton помог нам найти первые прямые признаки темной материи.
«Мы еще не совсем там, но мы определенно узнаем много нового о содержании нашей причудливой Вселенной, пока добираемся туда».