Де і як концентрується темна матерія? Як виявити цю реальність, яка виявляється в експериментальних спостереженнях? Американські вчені припускають, що у цій субстанції може бути не тільки "пасивна", але і "активна" частина, що виявляється за допомогою прямих спостережень. І найближче місце її локалізації - гало галактики Чумацький Шлях.

Нагадаю, що основна складність в дослідженні темної матерії полягає в тому, що її складові частинки подібні недружнім сусідам - ​​вони переважно не взаємодіють один з одним! Але якщо припустити, що хоча б дещиця частинок темної матерії живе за іншими правилами, з'являється надія досліджувати її природу.

Інтригуючу загадку темної матерії двадцяте століття передав двадцять першому. Її існування підтверджено спостереженнями, а знання про наявність темної матерії радикально змінили уявлення про склад Всесвіту. Тепер він такий: 74 відсотки - темна енергія, 22 відсотки - темна матерія, і тільки що залишилися чотири відсотки становить звичне нам баріонна речовина: 3,6 відсотка, власне левова частка, віддано міжгалактичного газу, і тільки 0,4 відсотка - красуням зірок! Темна матерія, про яку міркують космологи, поки невловима, але народжується маса пропозицій про те, як зловити і ідентифікувати її.

Читайте також: Втрачена галактична маса знайдена

Отже, з'явилася смілива гіпотеза про те, що мала частина темної матерії порушує основне правило "невзаємодіючими" її частинок. У сучасній космології прийнято вважати, що темної матерії в космосі набагато більше, ніж звичайної баріонів, тобто звичного нам речовини. Однак в масштабах, які менш галактичних меж, вони не мають впливу друг на друга через слабкої взаємодії. Нова робота Лізи Рендалл ( Lisa Randall ) В складі авторського колективу з Гарвардського університету а (США) висуває припущення про те, що слабо взаємодіють між собою частинки можуть становити лише частина темної матерії. При цьому ускладнюється уявлення про саму цієї загадкової субстанції, але з'являється можливість спроби виявлення її по її "активної" частини.

Майбутня місія Європейського космічного агентства (ESA) "Гайя", яка готується до старту, повинна здійснити найширший масив досліджень, зокрема, пролити світло на можливість існування гіпотетичних сильно взаємодіючих частинок темної матерії.

Беручи до уваги наявні дані по гало галактики Чумацький Шлях і знаходиться в ньому можливої ​​частці темної матерії, Рендалл з колегами припустили, що приблизно п'ять відсотків від кількості темної матерії в гало здатне взаємодіяти з баріонів матерією так само, як її частки взаємодіють один з одним . З цього припущення випливає, що при взаємодії частинки повинні розсіювати енергію при збереженні моменту імпульсу під час обертання гало навколо галактичного центру. Це явище, на думку авторів, призводить до формування тонкого диска, подібного мабуть галактичного.

Оскільки такий диск з темної матерії буде містити аналоги протонів і електронів в складі темної матерії, які взаємодіють за допомогою гіпотетичного аналога електромагнетизму, вони повинні утворювати повні аналогіатомов складу цієї субстанції. При здійсненні моделювання невідомі ядерні сили не були включені в модель. Відповідно, не обговорювалося утворення зірок з темної матерії.

Однак ця поки фантастична гіпотеза має захоплюючим чарівністю і, можливо, коли-небудь буде реалізована в процесі розвитку знань про темну матерію. Один з авторів роботи, Метью Ріїс ( Matthew Reece ), Висловив сміливе припущення про можливості невловимою темної матерії формувати аналоги ієрархічних космічних утворень, подібних баріонним. У руслі цього припущення Метью Риис висловився дуже обережно: "Питання про те, чи можуть існувати форми життя, що складаються з темної матерії, чи не здається повністю виключеним". Можливо, просто хочеться припустити, що домінантна частина Всесвіту здатна на щось подібне нашої ноосферу, що виникла на крихітній планеті в невеликій Сонячній системі. Але поки перевірочних методів не існує, крилата ідея залишається в області фантазій.

Для передбачуваного тонкого диска темної матерії, якому властиві принципові відмінності від гало темної матерії, методи перевірки набагато реальніші і їх здійснення можливе. Ці методи передбачені в більш ранніх роботах. Їх перевірки будуть випробувані в майбутніх космічних місіях. Перша з них - очікувана " Гайя ", Місія Європейського космічного агентства . Теоретичне обґрунтування таке: майбутні дані "Гайи" повинні бути проаналізовані для пошуку відмінностей гравітаційного впливу тонкого сплощеного диска від тяжіння більш сфероїдальної галактичного гало.

Другий спосіб перевірки пов'язаний з анігіляції часток. Якщо темна матерія взаємодіє, як і звичайна баріонів, то гамма-промені, сліди анігіляції таких специфічних частинок будуть сильно відрізнятися від тих, що зараз спостерігаються детекторами космічного базування - "Фермі", PAMELA і AMS-02. Гамма-промені повинні приходити тільки з тих областей гало, де розташований тонкий диск темної матерії. У разі гало область набагато ширша. Імовірно, так можна виявити за допомогою гамма-променів джерела, що їх породили.

Розподіл гамма-випромінювання від анігіляції сильно взаємодіючих частинок темної матерії теж здатне видати розташування диска. Є припущення про спроби зловити взаємодія звичайних частинок з частинками темної матерії на підземних детекторах. Вважають, що це можливо тільки в тому випадку, якщо диск темної матерії і такий зі звичайної матерії Галактики збігаються, що не представляється обов'язковою умовою. Якщо ж ці диски розташовані взаємно перпендикулярно по відношенню один одному, то на Землі виявити взаємодію частинок темної матерії не вдасться.

Читайте також: Темну матерію схопили за "хвіст"?

Все вищевикладене поки не підтверджено даними спостережень. Але гіпотези завжди передують безлічі відкриттів, намічаючи шлях пошуків вірних рішень.

Доцільність гіпотези очевидна: нехай темна матерія інертна до активних взаємодій і дуже слабо взаємодіє між собою, це не виключає припущення, що мала частина її складу виявиться у взаємодії, виявивши своє існування.

Читайте найцікавіше в рубриці "Наука і техніка"