NASA расширяет миссию Ферми для поиска темной материи

15 Августа 2016 в 18:30, Илья Хель 4 293 просмотра 42

SMC

Темная материя, загадочное вещество, которое составляет большую часть материальной Вселенной, остается совершенно неуловимой. И хотя эксперименты на земле и в космосе пока не нашли его следов, их результаты помогают ученым исключить множество теоретических возможностей. В начале этого года было опубликовано три исследования, использующих данные гамма-лучевого космического телескопа Ферми NASA, собранные за шесть лет, и NASA расширяет его миссию по поиску темной материи, используя новаторский подход.

«Мы искали обычные вещи в обычных местах и не нашли ничего интересного, поэтому начали искать совершенно по-новому, — говорит Джули Макэнери, ученый проекта «Ферми» в космическом центре им. Годдарда при NASA в Гринбелте, штат Мэриленд. — Руководствуясь нашими результатами, «Ферми» исключил множество кандидатов и выяснил, что темная материя способствует образованию лишь небольшой части гамма-лучевого фона за пределами нашей галактики Млечный Путь, а также определили сильные ограничения для частиц темной матери во второй по размерам галактике на орбите нашей».

Темная материя не излучает и не поглощает свет, взаимодействуя с остальной частью Вселенной посредством гравитации, но при этом на ее счет приходится порядка 80% материи во Вселенной. Астрономы наблюдают ее проявления по всему космосу: во вращении галактик, в искажении света, проходящего через галактические скопления, и в моделировании ранней вселенной, которая нуждалась в наличии темной материи, чтобы галактики вообще имели возможность сформироваться.

Ведущие кандидаты на роль темной материи представлены гипотетическими частицами разных классов. Ученые полагают, что гамма-лучи, форма света наибольшей энергии, могут помочь выявить наличие некоторых типов предполагаемых частиц темной материи. Ранее «Ферми» искал гамма-лучевые сигналы, связанные с темной материей, которые могли бы о ней рассказать, в центре нашей галактики и в небольших карликовых галактиках на орбите нашей собственной. Хотя не было обнаружено никаких убедительных сигналов, эти результаты убрали кандидатов из определенного диапазоне масс и темпов взаимодействия, еще больше сужая диапазон возможных свойств частиц темной материи.

Среди новых исследований, самое экзотическое исследует вероятность того, что темная материя может состоять из гипотетических частиц под названием аксионы или других частиц с похожими свойствами. Интригующий аспект аксионо-подобных частиц заключается в их способности превращаться в гамма-лучи и обратно при взаимодействии с сильными магнитными полями. Это преобразование, по идее, должно оставлять характерные следы вроде пробелов и полос в спектре яркого 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, которые могли бы активировать переход от гамма-лучей к аксионо-подобным частицам. То есть некоторые гамма-лучи от NGC 1275 могли бы превращаться в аксионы — и, возможно, обратно — на пути к нам.

Группа 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 небольшой диапазон аксионо-подобных частиц, которые могли бы составить 4% темной материи.

«Хотя мы пока не знаем, чем является темная материя, наши результаты показывают, что мы можем проверять аксионо-подобные модели и накладывать самые серьезные ограничения на сегодняшний день для определенных масс, — говорит Мейер. — Что примечательно, мы достигли чувствительности, которая, как мы думали, могла быть возможна лишь при проведении отдельного лабораторного эксперимента: это хороший показатель для «Ферми».

Другой широкий класс кандидатов на темную материю — это вимпы, слабо взаимодействующие массивные частиц (WIMP). В некоторых версиях столкновение вимпов взаимно уничтожает их или производит промежуточную, быстро распадающуюся частицу. Оба сценария приводит к гамма-лучам, которые могут быть обнаружены LAT.

Блазары Ферми

Регина Капуто из Университета Калифорнии в Санта-Крус искала эти сигналы в Малом Магеллановом Облаке (ММО), которое находится в 200 000 световых годах от Земли и является второй по величине из малых спутниковых галактик Млечного Пути. Часть привлекательности ММО для поиска темной материи лежит в том, что оно находится относительно близко к нам, а его гамма-лучевое излучение из традиционных источников, вроде образующихся звезд и пульсаров, хорошо изучено. Что более важно, астрономы произвели высокоточные измерения кривой вращения ММО, которая показала, как его вращательная скорость меняется по мере удаления от центра и сколько в нем присутствует темной материи. В работе, опубликованной 22 марта в Physical Review D, Капуто и ее коллеги смоделировали содержание темной материи в ММО и показали, что оно достаточно велико, чтобы произвести обнаружимые сигналы для двух типов вимпов.

«LAT определенно видит гамма-лучи ММО, но мы можем объяснить все традиционными источниками, — говорит Капуто. — Отсутствие сигналов аннигиляции темной материи оказалось статистически значимым».

В третьем исследовании ученые под руководством 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 чтобы смотреть на конкретные астрономические цели, команда взяла за основу анализа данные 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» показал, что большая часть этого света рождается в относительно редких источниках гамма-лучей, блазарах, которые подпитываются материалов, падающим в гигантские черные дыры. На блазары приходится больше половины всех гамма-лучевых источников, которые видел «Ферми», и они составляют еще большую долю в новом каталоге высокоэнергетических гамма-лучей, составленном LAT.

Некоторые модели предсказывают, что гамма-лучи (EGB) могут возникать из далеких взаимодействий частиц темной материи, вроде аннигиляции или распада вимпов. В подробном анализе высокоэнергетических гамма-лучей EGB, опубликованном 14 апреля в Physical Review Letters, Аелло и его команда показали, что блазары и другие дискретные источники могут объяснить почти все это излучение.

«Остается очень мало места для сигналов из экзотических источников внегалактического гамма-лучевого фона, что, в свою очередь, означает, что любой вклад этих источников будет относительно небольшим, — говорит Аелло. — Эта информация может помочь нам установить пределы на то, как часто частицы-випы могут сталкиваться или распадаться.

Хотя все эти недавние исследования остались с пустыми руками, поиск темной материи продолжается как в космосе, так и на земле. «Ферми» добавил к этим поискам Alpha Magnetic Spectrometer NASA, детектор частиц на Международной космической станции.

NASA расширяет миссию Ферми для поиска темной материи

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

42 комментария

  1. rega146

    Она есть и занимает 146% ВселеннАй! Выяснили, что её вообще нет. Не, есть! чОрные дыры и тОмная мОтерия достали как бозон Хаггес.

    • Riccard

      что не так с научно доказанным бозоном Хиггса? Что не так с наблюдаемыми ЧД? Темная материя это просто название для того, что мы еще не понимаем

      • Pain

        Черные дыры не наблюдались никогда, откуда вы берете обратное?

        • DenDobriy

          А вы лично,своими глазами, видели ядро планеты или,там, Плутон? Навыдумывали очкарики....

          • Balabol

            Так информация о составе земной коры и ядра сугубо гипотетическая, туда никто не заглядывал, и что там происходит на самом деле никто не знает и есть альтернативные версии Земного устройства и количества слоев... Которым я больше верю, упираясь на свое понимание строения Вселенной, так как стандартная модель Земли высосана с пальца и ограничена 33% от того что там...

          • Riccard

            А ты лично электрон или Марс видел? А Австралию видел? Ты заявляешь, что Австралии не существует? В школу иди, придурок

            • DenDobriy

              Уважаемый, Riccard. Вы постоянно пишете под моими комментариями какой-то бред, тыкаете и пытаетесь оскорбить меня. Я вас чем-то обидел?

              • Riccard

                Я не смотрю на имя, кому я отвечаю. Я вижу лишь бредовые высказывания.

                • Pet'ka

                  Свои тоже заметь, а то тебе про плутон, а ты про Австралию, тебе про проявления ЧД, а ты про их наблюдения. По стилю письма чую, что ты тот забытый пассажир-магистр, который напруги не выдержал и сменил ник.

                • DenDobriy

                  Вы не обратили внимания: комментарий был написан не вам-это первое. Во-вторых, суть его поддерживает вашу точку зрения,а не противоречит.
                  1. Очевидно,вы совершенно не понимаете,что такое толстая ирония. Я делаю заключение,что вы еще недоразвитый ребенок, либо глупый взрослый.
                  2. Мне совершенно не интересно, что думают глупые дети, ни глупые взрослые.
                  3. Я никогда не писал вам первым и вас прошу в дальнейшем воздержаться от обращения ,если не желаете выглядеть идиотом.

                  • Pet'ka

                    Я б еще добавил, что по темам статей он не пишет, а лишь лезет под крайнюю плоть всем комментирующим.

                    • Riccard

                      Тут статьи и переводы очень убогие. Я читаю другие нормальные сайты. Я люблю сюда приходить и тыкать неучей и школоту в их идиотизм. Тут такой бред несут, что мне страшно за новое поколение детей в РФ. Деградация

                    • Riccard

                      Присоединяясь к выше сказанному. Петька еще недоразвитый ребенок, либо глупый взрослый.

                      • DenDobriy

                        Мы все прекрасно поняли, что вы поняли, кому это было адресовано.
                        Мы все знаем,что переводы здесь убогие. Но нам здесь нравится.

                      • DenDobriy

                        Ваши комментарии в этой ветке-абсолютно неадекватный поток сообщений. Однако, только некоторые люди высказал оскорбления в ваш адрес и вам должно быть страшно за собственный уровень развития.
                        Многое из того ,что вы писали в других темах, абсолютно здравые мысли. Но не обольщайтесь. Вы просто Капитан очевидность.
                        По поводу желания тыкать неучей.У вас детские комплексы? Ваш папа тыкал вас в тетрадку с плохо выполненным домашним заданием? (если вы знакомы с трудами некоторых психологов, должны оценить каламбур)

                      • Pet'ka

                        RICCARD, примем на веру, что я недоразвитый ребенок, а ты высокоинтеллектуальный муж.
                        Вот только заметь, что тыкая кого-то из "неучей" носом, ты не замечаешь, что сам ныряешь в чан с дерьмом и с довольным видом, думаю, что научил кого-то, сидишь за клавой и облизываешься, строча цитаты из школьных учебников. Стало быть утверждение принятое на веру выше имеет прямо противоположную интерпретацию, т.к. я сижу тут и размышляю над альтернативными вариантами вскользь касаясь общепринятых, а ты думать сам не можешь, т.к. единственное, что ты узнал - это то, что услышал на предыдущем уроке в школе. Попытка построить диалог из очевидностей - не признак ученого, а примитивная попытка самоутвердиться в обществе (хоть и виртуальном). Умение думать и рассуждать, умение размышлять над альтернативой и есть признак зрелости, а не то что ты там себе придумал "тыкать неучей и школоту в их идиотизм".
                        Пример из истории: Ученые мужи 17-го века так же "тыкнули" Джордано Бруно за его альтернативный взгляд. В результате кто оказался ученым, а кто слепым?

                • Balabol

                  RICCARD ты что дебил? Тут люди делятся мнениями, вольно, часто с фантазией, иронией, порой с примесью бреда, порой вполне верно и обосновано критикуют научные идеи и теории... Диалоги длятся уже давно и во всяких темах, комментаторы уже имеют какие то представления о точках зрения друг друга... И целью является вольное мышление в поисках истины, а не консервативный взгляд и устоявшиеся теории в рамках официальной науки, по-прежнему имеющие противоречия и недостатки! Для таких баранов как ты похоже непонятно что есть философия, и какую роль она играет в науке... Если бы все кто комментирует стремились что-то доказать или опровергнуть, то писали бы диссертации или опровержения, а не комментарии тут! Дурак останется дураком, хоть прочтет здесь истину хоть бред, а ты придерешься до вполне понятных вопросов, а правильно поставленный вопрос как известно уже половина ответа, к тому же, такие элементарные, а порой глупые, порой умные вопросы могут задавать дети, которые еще не доросли, но уже интернируются! Я на этом сайте уже приводил кучу примеров не стыковок ОТО и СТО и других утверждений науки, но не один не смог опровергнуть внятно и конкретно мои слова, а либо ссылался на то что сам не понимает, либо ссылался на то что я обозвал ложным, а это извините меня как ситуация:
                  Ч1: - Вот вам машина, езжайте!
                  Ч2: - Извините, но машина без колес, я не могу ехать!
                  Ч1: - Вы что тупой? Другие ездят, а Вы не можете!?
                  Ч2: - Как ездят? Она же без колес!
                  Ч1: - Ну значит Вы не понимаете как ездить! Идите лесом...

  2. uran

    Человечество словно те микробы в пробирке, все размышляет, а где-же граница этой вселенной и чем этот бульон удерживается? (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

  3. Timon

    планеты удерживают звезды.
    звездное скопление удерживает объект в центре.
    там в центре полный бардак, для ученых)
    где безумно много материи и энергии.
    вот откуда взялось столько материи?!
    видимо есть что то или кто то, производящую столько материи ггг

  4. toge

    Темная материя подобна эфиру для древних физиков

    • Riccard

      нет, феномен есть, ему дали имя. Все.

      • Balabol

        Какой наф. феномен?? Вы че вообще без мозгов?? Их космологическая модель не работает и тупо тонет в собственном маразме и бреду, все другие модели отвергаются, вот и вводят темную мутотень что бы объяснить то что опровергает их модель!!! ЗомБи, тупо безмозглые ЗоМби!

  5. uran

    Задача учёного - запудрить мозги так, что со страху под проект дадут бабок с премией, чтобы быстрее работал, а если не получается, то напугать ещё больше, мол, происки конкурентов или вообще инопланетян, не дающих подопытному человечеству разавиваться (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

  6. Pet'ka

    Ищите ищите. Лишь бы пальцем в зад не угодили

  7. uran

    Интересно, а задумывались ли учёные об управляемом локализованном процессе поглощения света? (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

  8. uran

    Короче, тёмной материей окрестили то, что не могут объяснить, поскольку есть неожиданные воздействия, а природу их не знают, вот и назвали эти феномены некоей материей да ещё и тёмной, т.е. непонятной ;) Т.е. по мнению учёных нас окружают 85% непонятного. Боюсь, что дальше будет больше. (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

    • Bit

      Они пытаются протолкнуть темную физику, для своих темных потребностей, которые заставляют деньги темным образом исчезать из темных карманов.

  9. justromagod

    Поле Хиггса это и есть темная материя (отправлено из приложения Hi-News.ru)

    • Riccard

      нет, не неси антинаучный бред пожалуйста

      • justromagod

        В чем же антинаучность здесь? Я вообще написал думая что моя идея гениальная (отправлено из приложения Hi-News.ru)

        • Riccard

          Тем, что поле Хиггса это не ТМ

          • justromagod

            Поле Хигса отвественно за всю гравитацию во Вселенной, очевидно что оно может влиять на вращение галактик (отправлено из приложения Hi-News.ru)

            • Riccard

              Влиять то на ТМ оно может, но само поле это не ТМ как ты заявлял выше

              • DenDobriy

                justromagod, поле Хигса не отвечает за всю гравитацию. Например в кварках, притяжение обеспечивает глюонное поле. Специфических видов подобного взаимодействия может быть и больше, однако, мне об этом не известно.

              • justromagod

                Темной материи нет, так как бозоновое поле и есть фактор который не учитывается правильно. Неполная модель (отправлено из приложения Hi-News.ru)

                • DenDobriy

                  Вам уже кто-то писал,если не ошибаюсь, на эту тему. Вы воспринимаете названия буквально. Вместо "темной материи" это могло бы назваться "светлый эфир",к примеру. Это просто обозначение для чего-то, что позволит согласовать имеющиеся факты и существующие теории.

                  • justromagod

                    Или поле Хиггса? В чем антинаучность такого подхода к темной материи? Темной энергии (отправлено из приложения Hi-News.ru)

                    • DenDobriy

                      Научный метод требует хоть каких-то доказательств. Поэтому практически любые комментарии на этом ресурсе-"антинаучные". Если кто-то лишний раз об этом упоминает,можно просто забить. Но иногда оппонент приводит свои доказательства и это позволяет узнать что-то интересное или просто поспорить

  10. uran

    Бесконечность в научных расчётах - это условность, принятую считать за конечную величину, иначе результата не получить. Совокупность этих допущений даёт погрешность в модели, отсюда появляются неопределенности, заполняемые опять же условностями. Так и с тёмной материей, только теория, практикой не подкрепленная. (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.