Ученые Университета Джонса Хопкинса выяснили, что избыток космического светового фона может объясняться распадом гипотетического типа частиц темной материи, называемой аксионами. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Данные, собранные межпланетным космическим зондом New Horizons с помощью камеры высокого разрешения LORRI, продемонстрировали, что уровень космического светового фона в два раза больше значений, измеренных по подсчету дальних галактик. Открытие этого отклонения находится на уровне статистической значимости четырех сигм, что указывает на существование неучтенного фактора, создающего избыток фона. Согласно гипотезе, этим фактором может выступать аксионоподобная темная материя, которая распадается на фотоны с узким диапазоном энергий.
Исследователи вычислили спектр энергии от таких распадов и измерили гипотетический вклад возникших фотонов в избыток светового фона, измеренный LORRI. Если предположить, что аксионоподобные частицы составляют всю темную материю, содержание которой измеряется по ее гравитационному эффекту на небесные тела в галактиках и скоплениях галактик, то масса аксионов должна находиться в диапазоне от 8 до 20 электронвольт.
Результаты подчеркивают возможность подтверждения или опровержения связи между распадом аксионной темной материи и недавно наблюдаемым избытком светового фона с помощью будущих измерений интенсивности линий (LIM), которые будут собраны спутником НАСА SPHEREx. SPHEREx будет запущен в 2025 году и будет собирать свет в ближнем инфракрасном диапазоне, исходящий примерно от 450 миллионов галактик, для последующего анализа спектральных линий.
Ранее телескоп Ферми НАСА получил энергетические спектры гамма-излучения от более чем 800 блазаров. Известно, что высокоэнергетические гамма-лучи могут быть ослаблены за счет образования электрон-позитронных пар путем рассеяния на фотонах космического светового фона. В новом исследовании было смоделировано затухание, ожидаемое от этого рассеяния с учетом присутствия темной материи, которое сравнили с данными Ферми. Это позволило ученым установить верхний предел фона от распада темной материи, который все еще согласовывался с избытком, полученным из данных New Horizons.
Иллюстрация к статье:
Обсуждение