Можем ли мы найти гравитационные порталы? В поисках природы темной материи и гамма-излучения

Центр нашей Галактики испускает гамма-лучи, происхождение которых мы не можем удовлетворительно объяснить. Могли ли они появиться из темной материи, частицы которой — кем бы они ни были — аннигилируют друг друга через гравитационные порталы?

Человечество прошло долгий путь в понимании Вселенной. Тем не менее остается ряд вопросов, наиболее животрепещущим и известным из которых является существование темной материи. Специалисты уже очень давно озадачивают ее, и пока что они, похоже, не слишком близки к окончательному ответу.

Фото: https://kontrakty.ua/

Однако недавно астрофизики Сютунг Сун и Пен-чунг Тадж из Юньнаньского университета придумали возможное решение сразу двух загадок. Это объяснение природы темной материи, а вместе с ней и чудесного высокоэнергетического излучения, которое специалисты обнаруживают в ядре Млечного Пути и о котором они тоже не подозревают. Модель упомянутых исследователей использует привлекательный термин «гравитационные порталы». Сан и Тадж считают, что гравитационный портал мог «засосать» две частицы темной материи, какой бы ни была их природа. Впоследствии они аннигилируют — исчезнут — и выпустят чрезвычайно интенсивные гамма-лучи.

Признаки существования

Основное проявление темной материи, из которого исходят все рассуждения об этом явлении, представлено странными движениями звездных островов и созвездий внутри них и вращающимися кривыми спиральных галактик. По движениям отдельных звезд или межзвездных облаков мы измеряем зависимость средней скорости вращения от расстояния до центра галактики. Если бы звездные острова были образованы только светящимся веществом, скорость вращения должна была бы уменьшаться от центра галактики к ее краю в соответствии с законами движения. Однако этого явно не происходит: с другой стороны, кривые вращения имеют тенденцию иметь постоянную скорость независимо от расстояния от центра. Поэтому плотность гравитационно-взаимодействующего вещества должна быть больше плотности наблюдаемого вещества.

«Отсутствующая» материя объясняется специалистами наличием необнаруживаемой, т.е. скрытой материи – термин лучше описывает проблему, с которой сталкиваются астрономы, но термин «темная материя» более распространен.

Сегодня скопления галактик играют жизненно важную роль в изучении темной материи в космосе. Астрофизики в основном сосредотачиваются на движении звездных островов в скоплениях; на рентгеновских лучах, которые они обнаруживают в них; а также гравитационное линзирование, когда притяжение очень массивного объекта определенным образом искривляет излучение, приходящее к нам от галактических скоплений. Из всех трех этих явлений следует, что количество темной материи в скоплениях галактик примерно в пять раз превышает количество обычной материи, которую мы там наблюдаем.

Дополнительная помощь

Существование темной материи можно также сделать косвенным выводом из подробного анализа реликтового микроволнового излучения Вселенной: хотя скрытая материя не взаимодействует с ней напрямую, она воздействует на нее своим собственным гравитационным действием, особенно в самых больших масштабах. Таким образом, анализ реликтового излучения снова указывает на присутствие темной материи в космосе. В то же время их очень сложно совместить с альтернативными объяснениями наблюдаемых явлений, не учитывающими существование скрытого вещества.

Его присутствие можно вывести, например, из наблюдаемого ускорения расширения пространства; от так называемых барионных акустических колебаний, которые относятся к расположению обычной материи в пространстве в самых больших масштабах; или из-за аномалий, обнаруженных на картах красных смещений галактик. Наблюдения показывают, что темная материя представлена ​​неравномерно, а сконцентрирована в областях светящейся массы, что неудивительно, учитывая тот факт, что она взаимодействует с ней под действием гравитации. Однако мы можем найти и места с почти исключительным присутствием скрытой материи, даже создающей пространственные структуры — скопления или удлиненные нити.

Фото: https://profile.ru/

Неясная природа

Относительно состава темной материи возник ряд гипотез, учитывающих ряд различных частиц и объектов, реальных или гипотетических. По некоторым соображениям, она могла быть создана сущностями, состоящими на самом деле из обычной материи. В основном это так называемые объекты MACHO aka Massive Compact Halo Object, о существовании которых мы уже знаем, но при этом их очень сложно обнаружить в обычных условиях, поэтому они остаются для нас «невидимыми».

К ним можно отнести, например, черные дыры — классические и первичные, т. е. созданные на заре космоса — нейтронные звезды и им подобные объекты, коричневые карлики, блуждающие планеты, белые или холодные красные карлики. В то же время, однако, некоторые явления ставят под сомнение, что объекты MACHO, которые в противном случае в некоторой степени встречаются в космосе, могут быть ответственны за наблюдаемыми проявлениями темной материи. Это, например, наблюдение за гравитационными линзами, которые еще не указывают на то, что мы были бы окружены большим количеством объектов МАЧО.

Темная материя также может быть образована экзотическим, но уже известным материалом, таким как так называемые макросы. По мнению некоторых ученых, они состоят из странной ядерной материи, которая помимо обычных частиц содержит странные кварки или другие экзотические частицы. Если бы такие макросы существовали и встречались в космосе в большом количестве, они могли бы создать эффект темной материи.

Куча доказательств

Многие ученые считают исследование скопления галактик 1E0657-558, также известного как Кулка, одним из лучших доказательств существования темной материи. Это два скопления галактик, которые столкнулись и слились около 100 миллионов лет назад. На рентгеновском снимке отчетливо видна волнообразная волна, напоминающая пулю, что и дало объекту популярное название. Анализ распределения материи в скоплении говорит о том, что темная материя отделилась от видимой и не скапливается там, где газ: лучи красного цвета.

Фото: https://vsepodrobnosti.ru/