Ученые открыли неизвестный ранее источник космических лучей вблизи Солнечной системы

Изучив этот источник, физики надеются больше узнать о тёмной материи.

Темная материя— общее название совокупности астрономических объектов, недоступных прямым наблюдениям современными средствами астрономии (то есть не испускающие электромагнитного излучения достаточной для наблюдений интенсивности), но наблюдаемым косвенно по гравитационным эффектам, оказываемым на наблюдаемые объекты.

Природа и состав скрытой массы:

Кроме прямых наблюдений гравитационных эффектов скрытой массы существует ряд объектов, прямое наблюдение которых затруднено, но которые могут вносить вклад в состав скрытой массы. В настоящее время рассматриваются объекты барионной и небарионной природы: если к первым относятся достаточно хорошо известные астрономические объекты, то в качестве кандидатов во вторые рассматриваются нейтрино, страпельки и гипотетические элементарные частицы, следующие из классической квантовой хромодинамики (аксионы) и суперсимметричных расширений квантовых теорий поля.

Общая проблема скрытой массы состоит из двух проблем:

астрофизической, то есть противоречия наблюдаемой массы гравитационно связанных объектов и их систем, таких, как галактики и их скопления, с их наблюдаемыми параметрами, определяемыми гравитационными эффектами;

космологической — противоречия наблюдаемых космологических параметров полученной по астрофизическим данным средней плотности Вселенной.

Гигантский гелиевый шар поднял в небо над Антарктикой регистрирующее оборудование весом почти в 2 тонны на высоту 38 километров. Сделано это было для того, чтобы зафиксировать космическое излучение, которое поглощается атмосферой Земли.

Результаты удивили всех: приборы показывали присутствие избытка электронов высоких энергий (300−800 гигаэлектронвольт). Их источник неизвестен, но одним из возможных объяснений может стать аннигиляция неких частиц (существующих пока лишь в теории), принадлежащих тёмной материи.

«Этот излишек частиц нельзя объяснить в рамках существующей стандартной модели появления космических лучей, — говорит Джон Уэфел, ответственный исследователь ATIC. — Значит, должен существовать другой источник электронов высоких энергий относительно недалеко от нашей Солнечной системы».

Учёные оценивают расстояние до него в три тысячи световых лет. Источником может быть как пульсар, так и мини-квазар, останки сверхновой или же средней массы чёрная дыра.

Обобщённый спектр электронов, прибывающих из самых разных источников в Галактике, показан пунктирной ниспадающей кривой. Крупными точками показаны полученные в ходе полёта шара данные. Треугольник из маленьких точек — это одна из существующих моделей аннигиляции тёмной материи. Его вершина находится вблизи пика пойманных электронов. Сумма двух теоретических кривых показана сплошной линией. Она хорошо согласуется с полученным в ходе опыта спектром, что намекает на возможную природу данных высокоэнергетических частиц.

«Космические лучи теряют свою энергию по мере движения сквозь галактику, потери эквивалентны имеющейся энергии частиц. По нашим данным, частицы из далеко расположенных источников (и наблюдаемой энергией) не дошли бы до Земли, значит, источник — наш сосед», — заявляет другой исследователь Джим Адамс из космического центра Маршалла.

«Эти результаты стали первыми свидетельствами существования неизвестного науке объекта вблизи Солнечной системы, изучением которого будут заниматься другие приборы», — добавляет Уэфел.

Если же этим источником является загадочная тёмная материя, то учёные смогут «отловить» испускаемые при её аннигиляции электроны, позитроны, протоны и антипротоны. (Кстати, скопления тёмной материи могут существовать не только где-то далеко, между галактиками или группами галактик, но даже у нас под боком — в самой Солнечной системе — полагают авторы одного из недавних исследований.)