Физики предложили новый способ поиска следов темной материи, составляющей большую часть вещества во Вселенной. Обычная материя — звезды, галактики и газовые облака — занимает около 15% общего объема вещества. Темная материя напрямую не наблюдается и, как предполагается, проявляет себя прежде всего через гравитацию, помогая удерживать крупные космические структуры.
Авторы работы считают, что искать следует не только частицы темной материи, но и признаки их возможного распада на гипотетические гравитоны. Эти частицы, согласно теоретической модели, могут быть носителями гравитационного взаимодействия. Исследование опубликовано в журнале Physical Review D.
Предложенная схема основана на эффекте Герценштейна. В рамках этой гипотезы гравитоны, возникшие при распаде темной материи, могут превращаться в фотоны при прохождении через крупные магнитные поля. В результате такого процесса должны появляться гамма-лучи, которые возможно зарегистрировать космическими наблюдениями.
Наиболее подходящим местом для поиска ученые называют космические нити — огромные структуры из газа, пыли и звезд, соединяющие элементы космической паутины. По оценке авторов, такие нити могут занимать до 30% наблюдаемой части Вселенной. Их магнитные поля сохраняют направление на расстояниях в миллионы световых лет, хотя остаются крайне слабыми.
Проверить гипотезу предлагается по избытку гамма-излучения относительно фонового уровня, измеренного телескопом «Ферми». Такой подход может перенести поиск темной материи из центров галактик в межгалактическое пространство. Авторы подчеркивают, что сам механизм превращения гравитонов в фотоны соответствует Стандартной модели, а новым допущением остается только возможность распада темной материи на гравитоны.
В дальнейшем для подобных наблюдений может быть использован перспективный космический телескоп передовой астрофизики частиц. Если аппарат будет запущен, его чувствительность к этому каналу распада темной материи может превысить возможности телескопа «Ферми». Пока существование гравитонов не подтверждено наблюдениями, а предложенный метод остается теоретической стратегией поиска.