Астрономы создают новую методику в помощь в поиске темной материи
В разработке нового способа обнаружения темной материи — загадочных и невидимых частиц, о которых мы до сих пор догадываемся из-за их влияния на мир природы — помочь астрономам смогут метеоры.
Как считается, в пять раз более распространенная, чем обычная материя, темная материя составляет около 85% от общей массы Вселенной и около четверти (26,8%) от общей массы и энергии Вселенной. Эти неуловимые частицы нельзя обнаружить непосредственно, поскольку темная материя не излучает свет, поэтому ученые используют мощные приборы, такие как космический телескоп "Хаббл" или в скором будущем космический телескоп "Нэнси Грейс Роман", который запустят, чтобы наблюдать влияние темной материи на галактики и другие далекие звездные скопления.
Теперь, согласно исследованию, проведенному под руководством ученых из Университета штата Огайо, для поиска темной материи можно использовать радарные системы, расположенные на земле.
Джон Биком, соавтор исследования и профессор физики и астрономии, сказал, что хотя ученые обычно ищут только крошечные частицы темной материи с небольшой массой, цель нового исследования - улучшить поиск, помогая охарактеризовать макроскопическую темную материю: частицы с большой массой, которые могут не достичь традиционных наземных детекторов.
"Одной из причин, по которой темную материю так трудно обнаружить, может быть то, что частицы настолько массивны", - говорит он. "Если масса темной материи мала, то частицы встречаются часто, но если масса велика, то частицы встречаются редко".
Хотя эти частицы нельзя потрогать или увидеть, темная материя может быть воспринята по ее гравитационному воздействию на другие небесные явления, такие как звезды или черные дыры.
Хотя ее влияние на другие природные системы нелегко классифицировать, время, потраченное на изучение темной материи, открывает перед учеными новые возможности для понимания размеров, формы и будущего космоса, говорит Биком. Такие обнаружения могут также показать массу этих частиц, которая, в зависимости от их размера, может иметь огромное влияние на формирование и структуру галактик.
Новизна обсуждаемого исследования заключается в том, что ученые применили ту же технологию, которая используется для отслеживания метеоров, проносящихся по небу. Во время прохождения через атмосферу Земли метеоры и частицы темной материи создают осадки ионизации — форму излучения, которая оставляет после себя свободные электроны — атомы, способные проводить электричество. Электромагнитные волны, которые испускает радар, отражаются от свободных электронов, сигнализируя о присутствии потусторонней материи, что затем можно использовать для отличия темной материи от метеоров. Таким образом, вся атмосфера планеты может быть превращена в один эффективный крупномасштабный детектор частиц.
Хотя ученые используют этот метод охоты за метеорами уже несколько десятилетий, Биком сказал, что он удивлен тем, что никто еще не применял эти системы или собранные ими ранее данные в поисках темной материи.
Один из важнейших выводов исследования заключается в том, как новый метод команды может дополнить другие космологические поиски темной материи, поскольку их система предлагает уровень точности и чувствительности, которого не хватает многим другим методам.
"Современные методы космологии довольно чувствительны, но они не имеют возможности проверить собственную работу", - сказал Биком. "Это совершенно новая техника, поэтому если ученые не уверены в том, что они обнаружили, сигнал из космологии может быть детально проверен с помощью радиолокационной техники".
Сейчас результаты исследования опубликованы на сервере препринтов с открытым доступом arXiv. Соавторами также являются ученые из Университета Колорадо в Боулдере.
Комментарии
Отправить комментарий