В джетах активных галактик не нашли темной материи

Астрофизики проверили, влияют ли частицы темной материи на кванты света в высокоэнергетических выбросах из ядер активных галактик. Теоретически предсказанного феномена обнаружить не удалось, что позволяет установить самые серьезные на данный момент ограничения на степень их взаимодействия. Результаты работы российских ученых в соавторстве с коллегами из США и Финляндии опубликованы на сервере препринтов arXiv.org.

Долгое время наиболее вероятным кандидатом на роль темной материи считались тяжелые слабовзаимодействующие частицы — вимпы (WIMPs). Как прямые, так и косвенные поиски этих частиц не увенчались успехом, поэтому интерес астрономов к альтернативным моделям значительно вырос. В частности, в последнее время особенно популярной стала гипотеза о «размытой» темной материи (fuzzy dark matter), частицы которой обладают сверхмалой массой, что позволяет им проявлять квантовые волновые свойства на астрономических масштабах. В таком случае снимаются некоторые проблемы, характерные для сценариев с темной материей из тяжелых частиц.

Размытая темная материя — это частный случай темной материи из аксионоподобных частиц. Такие частицы естественным образом возникают в различных обобщениях Стандартной модели физики элементарных частиц. Общее свойство таких моделей — наличие взаимодействия между аксионом и фотоном, которое пытаются найти в астрофизических наблюдениях и лабораторных экспериментах. Наличие такого взаимодействия приводит к эффекту, известному как «космологическое двулучепреломление». Суть эффекта состоит в том, что с точки зрения взаимодействия с фотонами аксионная темная материя ведет себя аналогично кристаллу: свет, пролетая через нее, поляризуется, то есть один луч света расщепляется на два, у каждого из которых разная поляризация. Ученые уже пытались найти этот эффект раньше, но безрезультатно.

В случае размытой темной материи этот эффект приобретает специфическую особенность: плотность аксионов осциллирует с характерным периодом около одного года, поэтому периодически картина поляризации меняется из-за эффекта взаимодействия со светом. В частности, происходят осцилляции разности фазы между двумя преломленными фотонами, что увеличивает возможность обнаружения данного эффекта.

«Мы попытались найти этот эффект в данных наблюдений джетов активных галактик, полученных на телескопе VLBA (США), — поясняет один из авторов работы Михаил Иванов из Института ядерных исследований РАН. — Особенностью нашего подхода была попытка обнаружить периодические изменения поляризации джетов, что стало возможным благодаря длительному периоду наблюдений этих объектов данным инструментом. Статистически значимого эффекта найдено не было, но в результате нам удалось установить ограничения, которые являются сильнейшими на данный момент для диапазона масс, соответствующих размытой темной материи».

Исследование проведено при финансировании Правительства РФ, Российского научного фонда (РНФ) и Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ).

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.