За последнее столетие космологи столкнулись с очевидным противоречием в астрономических данных. Например, наблюдения за вращением галактик указывают на то, что массы в них гораздо больше, чем можно увидеть. Физики назвали эту «недостающую» массу «темной материей», но обнаружить ее очень непросто, поскольку мы не только не можем ее увидеть, но и не имеем четкого представления о том, что ищем. Тем не менее, ученые начали использовать компьютерное моделирование и современные телескопы для того, чтобы вводить ограничения на возможные свойства темной материи.

Команда астрофизиков из Токийского столичного университета применила новейший метод спектроскопии для наблюдения за светом, движущимся из двух карликовых галактик, в созвездиях Льва и Тукана. Задействовав для этого один из Магеллановых телескопов в Чили, они уделили особо пристальное внимание инфракрасному участку спектра, пишет Phys.

В качестве главного кандидата на роль темной материи они рассматривали аксионоподобные частицы, и изучили их распад и спонтанное излучение фотонов. Ведущие теоретические модели свидетельствуют, что искать их следы лучше всего в ближнем инфракрасном диапазоне спектра. Однако в этой части спектра слишком много помех от других источников, и чтобы отфильтровать их, приходиться идти на ухищрения и сочетать с новейшими данными наблюдений несколько вычислительных моделей.

Японские исследователи предложили новый метод анализа, основанный на том, что реликтовое излучение обычно включает широкий спектр длин волн, тогда как свет от определенного процесса распада в большей степени смещен к узкому диапазону. В таких условиях события распада приобретают большую четкость.

В итоге ученые смогли учесть весь обнаруженный ими свет в ближней инфракрасной области со значительной статистической точностью. Следов распада они не обнаружили, но использовали этот факт, чтобы установить верхние границы частоты этих событий распада или нижние границы времени существования акисоноподобных частиц.

Новая нижняя граница в секундах равна 10 с 25–26 нулями, что превышает возраст Вселенной в 10–100 млн раз. На сегодня это самое строгое ограничение срока существования частиц темной материи.

На протяжении последних ста лет физики предполагали, что космос растет во всех направлениях равномерно. Для описания этого непонятного феномена ученые ввели понятие темной энергии и предложили множество гипотез, чем бы она могла быть. Однако команда астрофизиков из Новой Зеландии поставила под сомнение эту предпосылку, показав на примере распространения света сверхновых звезд, что Вселенная расширяется иным, менее равномерным образом, чем считалось до сих пор.