Темна матерія є архітектором масштабної космічної структури та двигуном, що стоїть за правильним обертанням галактик. Це невід'ємна частина фізики нашого Всесвіту - але вчені досі не знають, з чого вона складається. Останні дані Планка говорять про те, що загадкова речовина складає 26,2% космосу, що робить його майже в п’ять з половиною разів більш поширеним, ніж звичайна, повсякденна матерія. Зараз четверо європейських дослідників натякнули, що у них може бути відкриття на руках: сигнал у рентгенівському світлі, який не має відомих причин, і може бути свідченням тривалої взаємодії між частинками, а саме - знищення темного матерія.
Коли астрономи хочуть вивчити об’єкт на нічному небі, наприклад, зірку чи галактику, вони починають з аналізу його світла по всій довжині хвилі. Це дозволяє їм візуалізувати вузькі темні лінії в спектрі об'єкта, які називаються лініями поглинання. Лінії поглинання виникають через те, що компоненти зірки чи галактики всмоктують світло на певній довжині хвилі, не даючи більшості фотонів із цією енергією потрапити на Землю. Аналогічно, взаємодіючі частинки також можуть залишати лінії випромінювання у спектрі зірки чи галактики, яскраві лінії, які створюються, коли надлишки фотонів випромінюються за допомогою субатомних процесів, таких як збудження та розпад. Придивившись уважно до цих ліній викидів, вчені зазвичай можуть намалювати надійну картину фізики, що відбувається в інших місцях космосу.
Але іноді вчені знаходять випромінювальну лінію, яка є більш дивним. На початку цього року дослідники з Лабораторії фізики і космології частинок (LPPC) у Швейцарії та Лейденського університету в Нідерландах виявили надлишковий запас енергії у рентгенівському світлі, що надходить як від галактики Андромеди, так і від зіркового скупчення Персея: лінії випромінювання з енергією близько 3,5 кВ. Жоден відомий процес не може враховувати цей рядок; однак воно узгоджується з моделями теоретичного стерильне нейтрино - частинка, яку багато вчених вважають основним кандидатом для темної матерії.
Дослідники вважають, що ця дивна лінія випромінювання може бути наслідком знищення або розпаду цих частинок темної речовини - процесу, який, як вважають, випускає рентгенівські фотони. Насправді сигнал виявився найсильнішим у найбільш щільних районах Андромеди та Персея і дедалі більше дифундував далеко від центру, поширення, яке також характерне для темної матерії. Крім того, сигнал відсутній у спостереженнях команди про глибокий порожній простір, маючи на увазі, що це справжній, а не просто інструментальний артефакт.
Під час попереднього друку своїх робіт дослідники обережно підкреслюють, що сам сигнал слабкий за науковими стандартами. Тобто вони можуть бути впевнені лише на 99,994%, що це справжній результат, а не просто шахрайські статистичні коливання, рівень впевненості, який відомий як 4σ. (Золотий стандарт для відкриття в науці - 5σ: результат, який можна визнати "справжнім" з впевненістю 99,9999%) Інші вчені не настільки впевнені, що темна речовина все-таки є таким хорошим поясненням. Згідно з прогнозами, зробленими на основі вимірювань ліманського альфа-лісу - тобто спектральної картини поглинання водню та випромінювання фотонів у дуже віддалених, дуже старих газових хмарах - будь-яка частинка, яка вважається темною речовиною, повинна мати енергію вище 10 кВ, більше ніж вдвічі більше енергії цього останнього сигналу.
Як завжди, вивчення космології загрожує загадками. Чи виявляється ця конкретна лінія викидів свідченням стерильного нейтрино (і, отже, темної речовини) чи ні, це, здається, є сигналом якогось фізичного процесу, який вчені ще не розуміють. Якщо майбутні спостереження можуть збільшити визначеність цього відкриття до 5σрівень, астрофізикам доведеться ще одне явище - вражаюча перспектива, незалежно від кінцевого результату.
Дослідження команди прийнято до листів з фізичного огляду та буде опубліковано у наступному випуску.
