"Джеймс Уэбб" сузил поле поисков сильно взаимодействующей легкой темной материи

МОСКВА, 28 июля. /ТАСС/. Физики впервые использовали светочувствительные матрицы орбитального телескопа "Джеймс Уэбб" для проведения поисков частиц легкой темной материи, в теории способных взаимодействовать с окружающей обычной материей другими путями помимо гравитации. Эти поиски исключили существование широкого перечня подобных частиц, пишут исследователи в статье в научном журнале Physcial Review Letters.

"Прямые поиски сильно взаимодействующей темной материи нельзя вести на Земле из-за того, что взаимодействия ее частиц с атмосферой и литосферой будут мешать ведению подобных наблюдений. Мы впервые использовали полупроводниковые детекторы на базе ртути, кадмия и теллура, установленные на борту "Джеймса Уэбба", для поиска легких форм темной материи, способной взаимодействовать с электронами", - говорится в исследовании.

Эти наблюдения были проведены группой китайских и американских физиков под руководством научного сотрудника Центра космических полетов NASA имени Годдарда (США) Бернарда Раушера при анализе данных, которые были получены детекторами спектрографа NIRSpec на борту "Джеймса Уэбба" в процессе калибровки данного научного прибора после вывода телескопа на орбиту в декабре 2021 года.

Как объясняют физики, на первых этапах этого процесса прибор NIRSpec на протяжении очень долгого времени, порядка часа, подготавливает снимки непрозрачного фильтра, своеобразной "крышки", скрывающей его матрицы от частиц света. Этот фильтр не является барьером для гипотетических частиц темной материи, которые могут пролетать через матрицы телескопа и взаимодействовать с ними.

Эти взаимодействия, как предположили ученые, могут рассеивать электроны внутри этих матриц и менять свойства некоторых "пикселей", причем характер этих сдвигов заметно отличается от того, как на эти структуры влияют "обычные" заряженные частицы. Руководствуясь этой идеей, исследователи проанализировали три десятка наборов калибровочных снимков NIRSpec и попытались найти следы "темных фотонов" и прочих форм легкой темной материи, способной в теории взаимодействовать с электронами.

Результаты этих наблюдений, по словам ученых, исключили существование больших скоплений данных форм темной материи в очень широком диапазоне масс, от примерно 10 МэВ (мегаэлектронвольт) до 1 ГэВ (гигаэлектронвольт), для обширной комбинации свойств этих частиц. Как надеются ученые, данные с "Джеймса Уэбба" помогут улучшить программу наблюдений на микроспутнике DarkNESS, который будет искать темную материю схожим образом во время наблюдений за центром Галактики, где предположительно сосредоточены основные запасы этой невидимой субстанции.

О легкой темной материи

Несмотря на то, что ученые не сомневаются в существовании темной материи, ее природа и свойства сегодня все чаще становятся предметом ожесточенных споров среди физиков. Дело в том, что за последние два десятка лет исследователи не нашли никаких намеков на то, что она состоит из так называемых "вимпов" - сверхтяжелых и холодных частиц, никак не проявляющих себя, кроме как притягивая видимые скопления материи.

Их безуспешные поиски заставили многих космологов предположить, что темная материя на самом деле может состоять из так называемых аксионов, сверхлегких частиц, похожих по массе и свойствам на нейтрино. Первые их поиски тоже закончились безрезультатно, что породило еще больше дискуссий и альтернативных теорий, допускающих существование других форм темной материи, в том числе так называемых "темных фотонов" и прочих частиц, способных сильно взаимодействовать с видимой материей иными путями, кроме как через силу гравитации.