Не меньше 85% всего, что есть во Вселенной — вещества и энергии — ученые называют «темным», указывая на его главную особенность — недоступность прямому наблюдению. Тем не менее, астрофизики не оставляют попыток рассмотреть темную материю или, по крайней мере, зафиксировать ее присутствие непосредственно, а не через гравитационные эффекты. И, конечно, стремятся понять, что же она такое.
Одно ясно — темная материя не может быть тем же веществом, из которого состоят звезды, планеты и мы сами. В противном случае, она вела бы себя так же, как обычная материя. Поэтому ученые ищут нечто новое — тип частиц, которые никто пока не обнаружил и которые, скорее всего, очень слабо взаимодействуют с уже известными нам типами частиц. Например, темной материей могут быть аксионы, гипотетические частицы, впервые предложенные в 1970-х.
Многие годы ученые пытались найти способ доказать или опровергнуть аксионную гипотезу темной материи. Недавно международная команда предложила оригинальное решение: если предположение об аксионной природе темной материи верно, некоторые из этих частиц должны превращаться в свет в присутствии сильных электромагнитных полей. А если есть свет, его можно увидеть.
Удобнее всего попытаться обнаружить этот эффект в наиболее сильных электромагнитных полях во Вселенной — возле вращающихся нейтронных звезд, или пульсаров, пишет Phys.org. Это плотные объекты с массой примерно как у Солнца, но в 100 000 раз меньшим радиусом — всего около 10 км. Они очень быстро вращаются, излучая в радиодиапазоне и освещая огромные пространства.
По мнению авторов, пульсары служат не только маяками, но и крайне эффективными фабриками по производству аксионов. Каждую секунду средний пульсар создает 50-значное количество аксионов. Из-за сильного электромагнитного поля вокруг пульсаров часть этих частиц преобразуется в свет. Так что стоит всего лишь тщательно всмотреться в пульсары, и тайна темной материи может быть раскрыта.
Правда, все как всегда не так просто. Свет аксионов легко не заметить в ярком свечении пульсара. Нужно очень хорошо понять, как выглядел бы пульсар без этого света, чтобы обнаружить разницу. Именно это и сделали авторы исследования, ученые из Нидерландов, Португалии и США. Они разработали подробную теоретическую базу, позволяющую понять, как появляются аксионы, как избегают притяжения нейтронной звезды и как преобразуются в низкоэнергетическое излучение.
Гипотеза была проверена на практике. Данные расчетов и моделирования сравнили с данными наблюдения 27 ближайших к Земле пульсаров. К сожалению, ответ оказался отрицательным. Обнаружить свет аксионов не удалось. Темная материя продолжает хранить свои секреты.
Неудача не означает, что гипотеза ученых не верна. Аксионная модель остается одним из наиболее вероятных объяснений природы темной материи. Однако инструмент ее проверки оказался несостоятельным. Нужно найти какой-то другой способ проверки.
Вселенная полна гравитационного излучения — крайне низкочастотного рокота, который ритмически растягивает и сжимает ткань пространства-времени вместе с заключенной в ней материей. К такому выводу пришли несколько групп ученых из разных стран, одновременно опубликовавших статьи, в которых они описали свыше 15 лет наблюдений за пульсарами Млечного Пути. Одна из групп обнаружила свидетельства того, что на точный ритм этих пульсаров воздействует колебание гравитационных волн.
