Астрофизики из обсерватории HAWC (High-Altitude Water Cherenkov) объявили о результатах восьмилетних исследований, направленных на поиск следов темной материи через гамма-лучи. Хотя прямого подтверждения существования этой загадочной субстанции получить не удалось, ученые смогли значительно сузить параметры для ключевых кандидатов на роль темной материи.
Об этом сообщает KURAZH
Главные кандидаты: слабо взаимодействующие массивные частицы
В фокусе исследования находились слабо взаимодействующие массивные частицы — WIMP, которые теоретики давно рассматривают как основу для темной материи. По гипотезе, при столкновении такие частицы должны аннигилировать с образованием обычных частиц, прежде всего гамма-квантов высокой энергии. Именно эти всплески и пытались зафиксировать детекторы HAWC.
Детекторы обсерватории HAWC. Фото: J. Goodman
Карликовые галактики как идеальные лаборатории поиска
Для анализа ученые выбрали 17 карликовых сфероидальных галактик — объектов с минимумом газа и звезд, но с высокой плотностью темной материи. Ключевым в исследовании стал так называемый J-фактор, который отражает плотность темной материи вдоль линии зрения: чем выше это значение, тем больше вероятность зафиксировать сигнал от аннигиляции WIMP.
Чтобы отделить потенциальный сигнал от космического шума, команда HAWC применила алгоритмы машинного обучения. Это позволило значительно повысить качество обработки данных и эффективнее отсекать фоновые события. Всего было проанализировано данные за 8 лет, однако никаких прямых проявлений аннигиляции темной материи зафиксировано не было.
«Обсерватория HAWC обнародовала результаты восьмилетней охоты на гамма-лучи, которые могли бы выдать присутствие таинственной субстанции. Хотя шампанское открывать рано, ученые смогли существенно ограничить „жизненное пространство“ для главных кандидатов на роль темной материи».
Несмотря на отсутствие сигнала, исследователям удалось установить новые, еще более жесткие границы для массивных WIMP: скорость аннигиляции этих частиц теперь не превышает примерно 10−23 см³/с. Эти результаты закрывают параметрические области, недоступные для предыдущих экспериментов, в частности Fermi-LAT и MAGIC. Анализ также учитывал различные модели распределения темной материи и варианты аннигиляции через тау-лептоны, b-кварки или W-бозоны, что повышает надежность ограничений. Подобные результаты, даже в случае отсутствия обнаружения, позволяют отвергать ложные теории и эффективнее направлять дальнейшие поиски.
Пока ученые пытаются раскрыть глобальные секреты вселенной с помощью новейших технологий, частные компании, такие как, например, SpaceX, параллельно развивают инфраструктуру для будущих межпланетных миссий и меняют свои приоритеты между Луной и Марсом. Это подчеркивает: человечество одновременно исследует как самые удаленные уголки космоса, так и пути к их покорению.
