В конце ноября прошлого года китайская космическая обсерватория DAMPE с хорошим разрешением и низким уровнем шума измерила энергетический спектр космических электронов и позитронов. Это позволило подтвердить «провал» на энергиях больше одного тераэлектронвольта и нащупать резкий «всплеск» на энергии около 1,4 тераэлектронвольт, который может указывать на аннигиляцию или столкновение частиц темной материи. Или оказаться статистической флуктуацией — пока что DAMPE еще не успел собрать достаточно данных, чтобы исключить такую возможность.
nplus1, 13 марта 2018, Дмитрий Трунин
https://nplus1.ru/news/2018/03/13/no-DM-annihilation
Physical Review D, 2018
Бенджамин Сафди (Benjamin Safdi)
Телескоп Ферми (Fermi Gamma-ray Space Telescope)
https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.97.063005
Глава 11-2-5
Распределение материи и гамма-лучей указало на аннигиляцию темной материи
Март 2020
Астрономы сравнили распределение материи во Вселенной с фоновым гамма-излучением и обнаружили корреляции между ними. Основную долю сигнала можно объяснить влиянием неярких блазаров, но часть должна быть связана либо с новой популяцией объектов с необычными свойствами, либо с принципиально иным классом источников. Не исключено, что он представляет собой аннигиляцию частиц темной материи. Статья опубликована в журнале Physical Review Letters.
Ряд астрономических наблюдений показывает, что помимо известного вещества во Вселенной присутствует и компонент другой природы, получивший название темной материи. Согласно наиболее популярным гипотезам, темная материя состоит из частиц с массами порядка протона или больше.
Некоторые теории устройства темной материи предполагают, что ее частицы могут аннигилировать при реакции друг с другом. В таком случае они должны превращаться в пары других частиц, в том числе фотонов высоких энергий. Поиски подобных сигналов продолжаются уже несколько лет, но убедительных данных пока получено не было.
Одно из наблюдательных указаний на существование темной материи заключается в существенно большей гравитационной массе галактик и их скоплений, чем можно предположить на основе содержащихся в них звезд. Такой вывод можно сделать, изучая искривление лучей света от гравитационного линзирования.
Группа ученых при участии Симона Аммаццалорсо (Simone Ammazzalorso) из Туринского университета провела сравнение карты слабого линзирования, полученной в рамках обзора DES, и распределения фоновых гамма-источников по данным космического телескопа «Ферми». Оказалось, что положение гравитационных линз, за которое в первую очередь должна отвечать темная материя, коррелирует с координатами высокоэнергетических квантов света. Авторы отмечают, что другие авторы ранее пытались найти подобный сигнал с использованием других данных, но ни одной группе исследователей этого не удалось.
Анализ показал, что большая часть сигнала приходится на небольшие угловые масштабы (менее 0,3 градусов) и высокие энергии. Такое влияние проще всего объяснить присутствием фоновой популяции точечных источников с жестким спектром (крутой зависимостью потока от частоты) с показателем порядка 1,8. На роль таких объектов подходят блазары — активные ядра галактик.
Также астрономы обнаружили менее статистически значимую корреляцию на бóльших угловых масштабах.. Оказалось, что со статистической значимостью около трех стандартных отклонений в сигнале присутствует вклад аннигиляции частиц темной материи с массами 65 ± 25 гигаэлектронвольт.
Итоговая значимость сигнала темной материи не очень велика. Также не исключено, что популяции тусклых высокоэнергетических источников отличаются по параметрам от более ярких известных. В таком случае сделанные оценки необходимо корректировать.
nplus1.ru, 12 марта 2020, Тимур Кешелава
https://nplus1.ru/news/2020/03/12/gamma-ray-and-lensing
Журнал Physical Review Letters. 2020
Симон Аммаццалорсо (Simone Ammazzalorso) из Туринского университета
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.124.101102
Глава 11-2-6
Частицы типа аксиона не являются частицами темной материи, выяснили астрономы
Апрель 2016
Проанализировав большой архив наблюдательных данных, собранных при помощи космического телескопа НАСА «Ферми» исследователи выяснили, что одни из предполагаемых кандидатов на роль частиц темной материи, известные как частицы типа аксиона (axion-like particles, ALPs), на самом деле или не играют большой роли в формировании основных масс темной материи, или попросту не существуют. Исследование вышло в журнале Physical Review Letters.
ALP-частицы, предположительно, формируются в результате определенных квантовых взаимодействий и имеют необычное свойство, которое может быть измерено при прохождении этими частицами сквозь мощные магнитные поля: при определенных условиях «невидимые» во всех других случаях ALP-частицы могут трансформироваться в фотоны.
Для проверки этой идеи физики во главе с Мануэлем Мейером, сотрудником кафедры физики Стокгольмского университета, Швеция, проанализировали в новом исследовании гамма-излучение, идущее со стороны яркой галактики под названием NGC 1275, расположенной в скоплении галактик Персей, на расстоянии около 240 миллионов световых лет от нас. Пространство между этой галактикой и Землей пронизывают мощные магнитные поля, поэтому в случае существования флуктуаций между состояниями ALP-частицы и фотона, такие фотоны света должны быть обнаружены при наблюдениях излучения галактики NGC 1275.
Однако, проведя анализ архива данных наблюдений, выполненных при помощи космического телескопа НАСА «Ферми», исследователи не обнаружили таких осцилляций.
В дальнейшем исследователи рассчитывают собрать больше данных при помощи космической обсерватории «Ферми», однако в целом похоже, что частицы типа аксиона не взаимодействуют по этой предполагаемой схеме, либо не существуют вовсе.
Astronews, 25 апреля 2016
http://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=8460
Журнал Physical Review Letters. 2016
Мануэль Мейер, Стокгольмский университет, Швеция
Глава 11-2-7
Темная материя может быть равномернее распределена во Вселенной, чем считалось
Февраль 2016
Анализ данных нового гигантского обзора галактик, проведенного при помощи телескопа VLT Survey Telescope Европейской южной обсерватории, расположенного в Чили, указывает на то, что темная материя может быть менее плотной и распределенной в пространстве более равномерно, чем считалось ранее. Исследование вышло в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Международная команда исследователей использовала данные, полученные при помощи обзора неба Kilo Degree Survey (KiDS), для изучения гравитационного влияния крупномасштабных структур Вселенной на свет, идущий к Земле от 15 миллионов далеких галактик. Эти результаты противоречат ранним результатам, полученным при помощи миссии «Планк» (Planck).
Группа астрономов во главе с Хендриком Хилдебранндтом (Hendrik Hildebrandt) из Боннского университета, Германия, в новом исследовании произвела на основе анализа снимков, полученных в результате проведения обзора неба KiDS, наиболее точные на сегодняшний день эффекта, известного как космический сдвиг (cosmic shear). Этот эффект представляет собой слабое гравитационное линзирование, при котором свет, излучаемый далекими галактиками, слегка искажается из-за гравитационного влияния больших масс материи, лежащих на его пути к Земле.
Согласно результатам измерения этого эффекта команда Хилдебрандта получила, что равномерность распределения материи во Вселенной оказалась значительно более высокой, чем по данным, полученным ранее при помощи спутника «Планк».
astronews.ru, 8 февраля 2016
http://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=9218
Глава 11-2-8
Пик на графике рентгеновского фона Вселенной указывает на темную материю
Февраль 2017
До настоящего времени так и не было получено прямого доказательства существования темной материи. В новом исследовании ученые проанализировали данные, полученные рентгеновской обсерваторией НАСА «Чандра». На графиках, построенных на основе рентгеновских наблюдений, ученые обнаружили неожиданный пик, соответствующий энергии примерно 3500 Вольт. Команда указывает в своей работе, что если наличие этого пика связано с темной материей, то излучение должно идти от такой материи, находящейся в области пространства вокруг Млечного пути. Исследователи также отмечают, что высота этого пика хорошо согласуется с гипотезами, объясняющими распределение темной материи по объему Млечного пути, в соответствии с которыми аналогичный источник рентгеновского сигнала, расположенный в центре Млечного пути, должен демонстрировать более высокую интенсивность сигнала, соответствующую больше плотности темной материи в областях пространства с повышенной концентрацией звезд.
Этот таинственный рентгеновский сигнал наблюдался не одной, а несколькими научными группами, его происхождение не обязательно может быть связано с темной материей. Однако согласно некоторым гипотезам такие пики могут соответствовать распаду темной материи, косвенно подтверждая в этом случае её существование.