Прорыв в изучении темной материи: техника Леса Лайман-Альфа выявила расхождения с текущими моделями
Ученые из Калифорнийского университета в Риверсайде совершили значительный прорыв в изучении тёмной материи, невидимой субстанции, которая, как считается, составляет большую часть массы Вселенной. Используя технику Lyman-Alpha Forest (Лес Лайман-Альфа), исследователи составили подробную карту распределения газообразного водорода в космосе, что косвенно указывает на присутствие тёмной материи.
Тёмная материя не взаимодействует со светом, что делает её прямую детекцию крайне сложной. Однако её гравитационное воздействие на видимую материю, такую как галактики и скопления галактик, предполагает её существование. Чтобы изучить тёмную материю, исследовательская группа под руководством доцента Симеона Берда проанализировала свет от удалённых источников, таких как квазары и галактики.
Когда этот свет проходит через пространство, он сталкивается с атомами водорода, которые поглощают определённые длины волн света. Это поглощение создает отличительный рисунок в спектре света, известный как лес Лайман-Альфа. Каждый тип атома имеет определённый способ поглощения света, оставляя уникальную сигнатуру в спектрограмме. Отслеживая водород, самый распространённый элемент во Вселенной, учёные могут составить карту тёмной материи.
Берд сравнил этот процесс с использованием красителя для отслеживания потока воды. Подобно тому, как краситель следует за потоком воды, водородный газ притягивается гравитационным потенциалом, созданным тёмной материей. Более плотные области водорода указывают на присутствие большего количества тёмной материи.
Результаты исследования, опубликованные в Journal of Cosmology and Astrophysics, подчёркивают расхождения между наблюдаемыми структурами Вселенной и теми, которые предсказываются текущими моделями. Эти расхождения предполагают возможность нового типа частиц или неизвестной физики. Одно из текущих противоречий касается количества галактик в малых масштабах при низких красных смещениях, что относится к частям Вселенной, относительно близким к Земле.
Исследователи предлагают два возможных объяснения этих расхождений. Один из вариантов — существование новой частицы, похожей на гипотетические Слабовзаимодействующие массивные частицы (WIMP), которые, как полагают, составляют тёмную материю. Другой вариант связан с эффектами сверхмассивных чёрных дыр в центрах галактик, которые могут влиять на рост галактик и изменять структуры неожиданным образом.
Хотя выводы ещё не окончательны, Берд подчеркнул их значимость: «Если это подтвердится в более поздних наборах данных, то гораздо более вероятно, что это будет новая частица или какой-то новый тип физики, а не сверхмассивные чёрные дыры, искажающие наши расчеты».
Исследовательская группа планирует продолжить свою работу, анализируя более крупные наборы данных, чтобы ещё больше уточнить свои выводы и пролить свет на тайны Вселенной. Это исследование представляет собой важный шаг вперёд в понимании тёмной материи и может проложить путь к открытию новой физики.