Nasa расширяет миссию ферми для поиска темной материи

      Комментарии к записи Nasa расширяет миссию ферми для поиска темной материи отключены

Nasa расширяет миссию ферми для поиска темной материи

Чёрная материя, таинственное вещество, которое образовывает солидную часть материальной Вселенной, остается совсем неуловимой. И не смотря на то, что опыты на земле и в космосе пока не нашли его следов, их результаты оказывают помощь ученым исключить множество теоретических возможностей. В начале этого года было опубликовано три изучения, применяющих эти гамма-лучевого космического телескопа Ферми NASA, собранные за шесть лет, и NASA расширяет его миссию по поиску чёрной материи, применяя новаторский подход.

«Мы искали простые вещи в простых местах и не нашли ничего увлекательного, исходя из этого начали искать совсем по-новому, — говорит Джули Макэнери, ученый проекта «Ферми» в космическом центре им. Годдарда при NASA в Гринбелте, штат Мэриленд. — Руководствуясь отечественными результатами, «Ферми» исключил множество кандидатов и узнал, что чёрная материя содействует образованию только части гамма-лучевого фона за пределами отечественной галактики Млечный Путь, и выяснили сильные ограничения для частиц чёрной матери во второй по размерам галактике на орбите отечественной».

Чёрная материя не излучает и не поглощает свет, взаимодействуя с другой частью Вселенной при помощи гравитации, но наряду с этим на ее счет приходится порядка 80% материи во Вселенной. Астрологи замечают ее проявления по всему космосу: во вращении галактик, в искажении света, проходящего через галактические скопления, и в моделировании ранней вселенной, которая нуждалась в наличии чёрной материи, дабы галактики по большому счету имели возможность сформироваться.

Ведущие кандидаты на роль чёрной материи представлены гипотетическими частицами различных классов. Ученые считают, что гамма-лучи, форма света громаднейшей энергии, смогут оказать помощь распознать наличие некоторых типов предполагаемых частиц чёрной материи. Ранее «Ферми» искал гамма-лучевые сигналы, которые связаны с чёрной материей, каковые имели возможность бы о ней поведать, в центре отечественной галактики и в маленьких карликовых галактиках на орбите отечественной собственной.

Не смотря на то, что не было найдено никаких убедительных сигналов, эти результаты убрали кандидатов из определенного диапазоне весов и темпов сотрудничества, еще больше сужая диапазон вероятных особенностей частиц чёрной материи.

Среди новых изучений, самое экзотическое исследует возможность того, что чёрная материя может складываться из гипотетических частиц называющиеся аксионы или других частиц с похожими особенностями. Интригующий нюанс аксионо-подобных частиц содержится в их способности преобразовываться в гамма-лучи и обратно при сотрудничестве с сильными магнитными полями. Это преобразование, по идее, должно оставлять характерные следы наподобие полос и пробелов в спектре броского источника гамма-лучей.

Мануэль Мейер из Стокгольмского университета руководил поиском этих эффектов в гамма-лучах от NGC 1275, центральной галактики скопления Персей, расположенной в 240 миллионах световых лет от нас. Высокоэнергетические выбросы от NGC 1275, как полагают, связаны со сверхмассивной черной дырой в ее центре. Как и все скопления галактик, скопление Персея наполнено горячим газом, пронизанным магнитными полями, каковые имели возможность бы активировать переход от гамма-лучей к аксионо-подобным частицам.

Другими словами кое-какие гамма-лучи от NGC 1275 имели возможность бы преобразовываться в аксионы — и, быть может, обратно — на пути к нам.

Несколько Мейера собирала наблюдения телескопа LAT проекта Ферми и искала предсказанные искажения в гамма-лучевом сигнале. Их выводы, опубликованные 20 апреля в Physical Review Letters, исключили маленькой диапазон аксионо-подобных частиц, каковые имели возможность бы составить 4% чёрной материи.

«Не смотря на то, что мы пока не знаем, чем есть чёрная материя, отечественные результаты говорят о том, что мы можем контролировать аксионо-подобные модели и накладывать самые важные ограничения на сегодня для определенных весов, — говорит Мейер. — Что примечательно, мы достигли чувствительности, которая, как мы думали, могла быть вероятна только при проведении отдельного лабораторного опыта: это хороший показатель для «Ферми».

Второй широкий класс кандидатов на чёрную материю — это вимпы, слабо взаимодействующие массивные частиц (WIMP). В некоторых предположениях столкновение вимпов взаимно уничтожает их либо создаёт промежуточную, скоро распадающуюся частицу. Оба сценария ведет к гамма-лучам, каковые смогут быть найдены LAT.

Регина Капуто из Университета Калифорнии в Санта-Крус искала эти сигналы в Малом Магеллановом Облаке (ММО), которое находится в 200 000 световых годах от Почвы и есть второй по размеру из малых спутниковых галактик Млечного Пути. Часть привлекательности ММО для поиска чёрной материи лежит в том, что оно находится довольно близко к нам, а его гамма-лучевое излучение из классических источников, наподобие образующихся пульсаров и звёзд, прекрасно изучено.

Что более принципиально важно, астрологи произвели точные измерения кривой вращения ММО, которая продемонстрировала, как его вращательная скорость изменяется по мере удаления от центра и какое количество в нем присутствует чёрной материи. В работе, опубликованной 22 марта в Physical Review D, Капуто и ее сотрудники смоделировали содержание чёрной материи в ММО и продемонстрировали, что оно велико, дабы произвести обнаружимые сигналы для двух типов вимпов.

«LAT определенно видит гамма-лучи ММО, но мы можем растолковать все классическими источниками, — говорит Капуто. — Отсутствие сигналов аннигиляции чёрной материи выяснилось статистически значимым».

В третьем изучении ученые под управлением с Марком Аелло из Университете Клемсона в Южной Каролине и Маттиа Ди Мауро из Национальной ускорительной лаборатории SLAC в Калифорнии решили пойти в другом направлении. Вместо того дабы наблюдать на конкретные астрономические цели, команда забрала за базу анализа эти LAT, собранные за 6,5 лет, и проанализировала фоновое свечение гамма-лучей по всему небу.

Природа этого света, внегалактического гамма-лучевого фона (EGB), обсуждается с момента первого его измерения NASA SAS-2 в начале 1970-х. «Ферми» продемонстрировал, что большинство этого света рождается в довольно редких источниках гамма-лучей, блазарах, каковые подпитываются материалов, падающим в огромные черные дыры. На блазары приходится больше половины всех гамма-лучевых источников, каковые видел «Ферми», и они составляют еще значительную часть в новом каталоге высокоэнергетических гамма-лучей, составленном LAT.

Кое-какие модели предвещают, что гамма-лучи (EGB) смогут появляться из далеких сотрудничеств частиц чёрной материи, наподобие аннигиляции либо распада вимпов. В подробном анализе высокоэнергетических гамма-лучей EGB, опубликованном 14 апреля в Physical Review Letters, Аелло и его команда продемонстрировали, что блазары и другие дискретные источники смогут растолковать практически все это излучение.

«Остается мало места для сигналов из экзотических источников внегалактического гамма-лучевого фона, что, со своей стороны, свидетельствует, что любой вклад этих источников будет довольно маленьким, — говорит Аелло. — Эта информация может оказать помощь нам установить пределы на то, как довольно часто частицы-випы смогут сталкиваться либо распадаться.

Не смотря на то, что все эти недавние изучения остались с безлюдными руками, поиск чёрной материи длится как в космосе, так и на земле. «Ферми» добавил к этим поискам Alpha Magnetic Spectrometer NASA, детектор частиц на Интернациональной космической станции.

ТЕМНАЯ МАТЕРИЯ


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: