Поговорим о тёмной материи

Темная материя – это своего рода «призрак» Вселенной и одна из самых больших загадок современной науки; она не испускает и не отражает электромагнитное излучение, поэтому ее невозможно наблюдать напрямую. С теоретической точки зрения, она широко распространена во Вселенной, однако ее существование никогда не было доказано практически.

Детальное представление, что это такое, могло бы революционным образом изменить наше понимание о прошлом и будущем галактик и Вселенной, а также позволить увидеть объекты, которые никто никогда прежде не видел. Речь может идти об «умирающих звездах», черных карликах, кварках, преонных звездах. Ученые считают, что только 5% от массы Вселенной составляет обычная (видимая) материя, все остальное темная материя и темная энергия.

Первые упоминания о темной материи относятся к 30-40-ым годам, когда астрономам удалось обнаружить некоторые явления, не укладывающиеся в рамки законов небесной механики. В первую очередь, это касалось скорости расширения Вселенной. К 60-70-ым годам уже удалось открыть несоответствие массы галактик суммарной массе видимых в ней объектов, а также поставить под сомнение известный закон небесной механики, что скорость вращения небесных тел вокруг центра галактики уменьшается по мере удаления их от этого центра.

В последние два десятилетия поиски темной материи значительно активизировались. Ученые приняли на вооружение самый мощный косвенный способ ее обнаружения – метод аннигиляции, когда в процессе столкновения высокоэнергетических частиц рождается иные частицы, отличные по своим свойствам от исходных.

Это может приводить к избытку высокоэнергетических частиц, например, электронов, который не может быть объяснен стандартной моделью происхождения космических лучей, в которой электроны ускоряются такими источниками, как остатки сверхновых, черными дырами, а затем распространяются по галактике.

Такой аномальный избыток был впервые зарегистрирован в наблюдениях над Антарктидой, которые проводились с помощью шаров-зондов в начале 21-го века. Результат этого эксперимента наделал много шума в астрономической среде, потому что это могло быть первым свидетельством аннигиляции частиц темной материи, найденное человечеством.

Однако данные этого эксперимента могут быть неправильными из-за так называемых «помех» от других небесных тел, в том числе и от атмосферы Земли. Чтобы исключить такое влияние необходимо вывести в космос специальные обсерватории по обнаружению высокоэнергетических частиц. Среди таковых уже работающих космических аппаратов можно выделить телескоп «Ферми», детектор AMS-02, установленный на МКС и недавно запущенная китайская обсерватория DAMPE.

Производительность последней поистине уникальна. Она имеет в своем распоряжении 128 10-ядерных процессоров и ежедневно передает на Землю с 500-километровой орбиты около 20 Гбит данных. Сейчас аппарат находится стадии калибровки приборов, после чего сможет собирать больше полезной информации и отсеивать сигналы-шумы. Более того, точность определения направления входящих частиц у него равна одной сотой толщины человеческого волоса. Это позволит обнаружить области неба, откуда приходят высокоэнергетические частицы. Если с этого направления будет наблюдаться их постоянный избыток, то DAMPE сможет обнаружить области, где расположена темная материя.