Поиск темной материи может завершиться завтра: достаточно космического взрыва и немного удачи.

Поиск темной материи может завершиться уже завтра, если рядом с Землей произойдет взрыв массивной звезды в форме сверхновой, и ученым удастся быстро собрать необходимые данные. Темная материя составляет 85% всей материи во Вселенной и предполагается, что она состоит из легких частиц, известных как аксионы. Авторы нового исследования, опубликованного в журнале Physical Review Letters, полагают, что аксионы могут быть обнаружены всего через несколько секунд после регистрации гамма-излучения, исходящего от взрыва сверхновой, как сообщает Phys.

На данный момент наиболее вероятным кандидатом на роль темной материи являются очень легкие частицы, называемые аксионами. В то же время астрофизики предполагают, что темная материя может состоять из особого типа этих частиц, известных как аксионы КХД. Они получили свое название в честь теории квантовой хромодинамики, которая наилучшим образом описывает одну из основных сил Вселенной – сильное взаимодействие. Теоретически аксионы КХД взаимодействуют с обычной материей через такие силы, как гравитация, электромагнетизм и сильное взаимодействие.

Считается, что аксион КХД в условиях сильного магнитного поля преобразует электромагнитную волну или фотон, по сути, в излучение. Самые мощные магнитные поля во Вселенной находятся в нейтронных звездах, которые являются остатками массивных обычных звезд, взорвавшихся в виде сверхновых.

Моделирование астрофизиков показывает, что если аксионы существуют, то они образуются в большом количестве в течение первых 10 секунд превращения массивной звезды в нейтронную звезду. Аксионы преобразуются в гамма-излучение в сильном магнитном поле звезды.

Ученые считают, что если удастся зафиксировать это гамма-излучение, возникающее после взрыва сверхновой, то можно будет не только найти сами аксионы, но и определить их точную массу. Таким образом, поиски темной материи будут завершены.

Однако проблема заключается в том, что взрыв сверхновой должен произойти в пределах Млечного Пути или одной из галактик-спутников нашей галактики. В этом случае гамма-излучение будет достаточно ярким, чтобы его смог зафиксировать космический гамма-телескоп.

При этом такие сверхновые возникают в среднем только раз в несколько десятилетий. Поэтому ученые обеспокоены тем, что, когда произойдет ожидаемый взрыв сверхновой, необходимый для обнаружения гамма-излучения телескоп для изучения частиц темной материи еще не будет создан. Такая сверхновая может взорваться и завтра, и если ее не удастся тщательно исследовать, следующая такая возможность может появиться только через 50 лет.

Тем не менее, ученые считают, что шанс на обнаружение частиц темной материи, хоть и небольшой, все же есть у существующего космического гамма-телескопа Fermi.