Краткая история астрономии. Том 11. Темная материя

Глава 11-15-11
Связь темной материи и нейтрино не подтвердилась

Март 2020

Новые данные вывели стерильное нейтрино из списка кандидатов на роль частиц загадочной темной материи. Статья, опубликована в журнале Science

Большая часть массы космоса составляет темная материя. Невидимая ни в один телескоп, она проявляется лишь гравитационным влиянием на звезды, газовые облака и другие объекты, состоящие из обычных элементарных частиц. Темная материя удерживает вместе галактики, но из каких частиц сложена она сама, до сих пор не известно. Различные теоретические модели дают разные предсказания, и подтвердить какое-либо из них пока не удается. Одним из таких кандидатов выступает особый четвертый тип нейтрино — стерильное.

Тогда его неуловимость вполне понятна: вспомним, что нейтрино практически не взаимодействует с обычной материей и свободно пролетает сквозь наши тела, сквозь Землю и Солнце. Каждую секунду через каждый квадратный сантиметр их пролетают десятки миллионов, однако даже специальным нейтринным обсерваториям, заполненным десятками тысяч тонн сверхчистой воды, удается зарегистрировать лишь несколько частиц за год.

О возможной связи между стерильным нейтрино и темной материей особенно активно заговорили в последние годы, когда наблюдения космических рентгеновских телескопов XMM-Newton и Chandra обнаружили, что соседние скопления галактик испускают фотоны с энергиями 3,5 КэВ. Теоретически их могут создавать стерильные нейтрино массой 7,1 КэВ: превращаясь в нейтрино других сортов в процессе осцилляций, они должны испускать рентгеновский фотон.

Новой проверке эта гипотеза подверглась в работе Бенджамина Сафди (Benjamin Safdi) и его коллег из Мичиганского университета и Калифорнийского университета в Беркли. В новой статье, опубликованной в журнале Science, они снова обратились к данным зонда XMM-Newton. Однако на этот раз, вместо того чтобы анализировать излучение далеких звезд и галактик, астрономы сконцентрировались на излучении пустых участков между ними.

Идея состояла в том, что если стерильные нейтрино — и есть темная материя, то они заполняют нашу Галактику даже там, где нет никаких звезд. Поэтому фотоны на 3,5 Кэ*В, образованные распадом частиц «темного гало», должны регистрироваться и в пустотах. Однако изучение более чем 4000 снимков, полученных XMM-Newton начиная с 1999 года, ничего не дало. Возможно, эти частицы в далеких галактиках создаются не стерильными нейтрино, а вполне обычными частицами, в ходе пока не установленных процессов.

Сторонники «гипотезы стерильного нейтрино» не согласны с такими выводами — да и с результатами команды Сафди. Так, Алексей Боярский из Лейденского университета сообщил, что аналогичную работу с «пустотами» провела его группа, действительно зарегистрировав ожидаемый поток фотонов с энергиями 3,5 Кэ*В. Разные подходы к обработке данных дали совершенно разные результаты — и дискуссия вокруг стерильных нейтрино еще, видимо, далека от завершения.

_{naked-science.ru, 27 марта 2020, Сергей Васильев}

_{https://naked-science.ru/article/astronomy/svyaz-temnoj-materii-i-nejtrino-ne-podtverdilas}

_{Журнал Science, 2020}

_{Бенджамин Сафди (Benjamin Safdi) и его коллеги из Мичиганского университета и Калифорнийского университета в Беркли.}

_{https://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.aaw3772}