Астрофізики з обсерваторії HAWC (High-Altitude Water Cherenkov) оголосили про результати восьмирічних досліджень, спрямованих на пошук слідів темної матерії через гамма-промені. Хоча прямого підтвердження існування цієї загадкової субстанції отримати не вдалося, вчені змогли значно звузити параметри для ключових кандидатів на роль темної матерії.
Головні кандидати: слабковзаємодіючі масивні частинкиУ фокусі дослідження перебували слабковзаємодіючі масивні частинки — WIMP, які теоретики давно розглядають як основу для темної матерії. За гіпотезою, при зіткненні такі частинки повинні анігілювати з утворенням звичайних частинок, насамперед гамма-квантів високої енергії. Саме ці спалахи й намагалися зафіксувати детектори HAWC.
Детектори обсерваторії HAWC. Фото: J. Goodman
Карликові галактики як ідеальні лабораторії пошукуДля аналізу науковці обрали 17 карликових сфероїдальних галактик — об'єктів з мінімумом газу й зірок, але з високою щільністю темної матерії. Ключовим у дослідженні став так званий J-фактор, який відображає щільність темної матерії вздовж лінії зору:
чим вища ця величина, тим більша ймовірність зафіксувати сигнал від анігіляції WIMP.
Щоб відділити потенційний сигнал від космічного шуму, команда HAWC застосувала алгоритми машинного навчання. Це дозволило значно підвищити якість обробки даних та ефективніше відсіювати фонові події. Всього було проаналізовано дані за 8 років, однак жодних прямих проявів анігіляції темної матерії зафіксовано не було.
«Обсерваторія HAWC оприлюднила результати восьмирічного полювання на гамма-промені, які могли б видати присутність таємничої субстанції. Хоча шампанське відкривати зарано, науковці змогли суттєво обмежити „життєвий простір“ для головних кандидатів на роль темної матерії». Попри відсутність сигналу, дослідникам вдалося встановити нові, ще жорсткіші межі для масивних WIMP: швидкість анігіляції цих частинок тепер не перевищує приблизно 10−23 см³/с. Ці результати закривають параметричні області, недоступні для попередніх експериментів, зокрема Fermi-LAT і MAGIC. Аналіз також враховував різні моделі розподілу темної матерії та варіанти анігіляції через тау-лептони, b-кварки чи W-бозони, що підвищує надійність обмежень. Подібні результати, навіть у разі відсутності виявлення, дозволяють відкидати хибні теорії та ефективніше спрямовувати подальші пошуки.
Поки вчені намагаються розкрити глобальні секрети всесвіту за допомогою новітніх технологій, приватні компанії, як, наприклад, SpaceX, паралельно розвивають інфраструктуру для майбутніх міжпланетних місій та змінюють свої пріоритети між Місяцем і Марсом. Це підкреслює: людство одночасно досліджує як найвіддаленіші куточки космосу, так і шляхи до їхнього підкорення.
