Вже багато років головною проблема фізики було відкриття темної матерії, речовини, що певно складає значну частину матерії у Всесвіті. Здається, що її існування забезпечує формування структури Всесвіту та відповідає за розвиток та еволюцію галактик. Проте фізикам досі не вдавалось спостерігати цю загадкову речовину.
Результати опубліковані сьогодні керівництвом головної космічної наукової місії Китаю надають хвилюючий натяк, проте не чіткий доказ, існування темної матерії. Цікаво, що результати спостережень зроблені першою космічною обсерваторією Китая відносяться саме до астрофізики. Це демонструє баження країни стати лідером у космічній науці, говорить Девід Спергель, астрофізик Принстонського університету. Китай зараз «надає значний вклад в астрофізику та космічну науку», – впевнений вчений.
Фізики виявили існування темної матерії через її гравітаційний вплив на видиму матерію. Проте провести спостереження за темною матерією не вдається.
Апарат для дослідження темної матерії (DAMPE) був розроблений, щоб заповнити цю білу пляму. Він спостерігає за непрямим затухаючим сигналом від гіпотетичного кандидата в темну матерію, такі структури ще називають: слабковзаємодіючі масивні часточки (WIMPs) Дослідники запустили космічний апарат в грудні 2015 з китайського космодрому Цзюцюань, що знаходиться в пустелі Гобі. Це – 1600 кілометрів на схід від Пекіну. Його головний інструмент – ряд тонких, перехрещених детекторів. Цей інструмент налаштований визначати вхідний напрямок, потужність та електричний заряд часточок, що складають космічне випромінення, особливо електрони та позитрони, антиматеріальні двійники електронів. Космічне випромінення походить з типових астрофізичних об’єктів, таких як, вибухаючи наднові галактики. Якщо темна матерія міститься в WIMPs, вони іноді знищують одна одну та утворюють пару електрон-позитрон, яку можна засікти через збільшення планованої кількості часточок, що випромінюються з типових об’єктів.
У перші 530 днів наукових спостережень, DAMPE зафіксував 1,5 мільйона електронів та позитронів космічного випромінення, що переходили граничну межу. Коли дослідники побудували графік відношення кількості часточок та їх потужності, вони очікували побачити плавну криву. Проте, попередні експерименти продемонстрували аномальне зміни в графіках. Зараз DAMPE підтвердив ці дані. «Це може стати доказом існування темної матерії», проте зміни в графіках «можуть бути викликані іншим джерелом космічного випромінення», – впевнений астрофізик Чан Цзінь, що очолює об’єднання обсерваторії «Пурпурна гора» (PMO) Китайської академії наук (CAS)в Нанкіні. Тільки сьогодні дані DAMPE були опубліковані онлайн на базі журналу Nature.
Безперечно потрібно більше даних, щоб підтвердити те, що зафіксував DAMPE. Проте наявність навіть такого результату – гарна новина. «Ми розраховували на 3 роки роботи супутника», – розповідає Чанг. Проте космічний апарат та його інструменти безперебійно функціонують, «ми очікуємо щонайменше на 5 років», – коментує він. Цей період дозволить зафіксувати більше 10 мільярдів випадків потрапляння космічних хвиль. Фан Ічжун, астрофізик місії DAMPE з обсерваторії «Пурпурна гора», впевнений, що отримані спостереження доповнять данні інших космічних та наземних інструментів. Це дозволить з’ясувати, чи дійсно існує зв’язок між аномальними сигналами та анігіляцією темної матерії.
Об’єднання DAMPE складається з 4 інститутів під егідою CAS, серед них: Науковий космічний центр в Пекіні, Університет науки та технологій Китаю в місті Хефей, Університет Женеви та Італійські університети в Барі, Лечче та Перуджа. Супутник отримав назву Wukong, на честь Короля-мавпи з китайського роману 16 століття під назвою «Подорож на схід». DAMPE став першою астрономічною та астрофізичною місією Китаю. В червні до нього приєднався Телескоп з жорсткою модуляцією рентгенівських променів. Він фіксує рентгенівське та гамма випромінення з чорних дір, нейтронних зірок, активних ядер галактик та інших подібних феноменів.
Навіть якщо DAMPE не вдасться вирішити загадку темної матерії, «Ці вимірювання матимуть вплив на наше розуміння процесу прискорення космічного випромінення [та] розкаже більше про фізичні процеси в вибухових хвилях наднових і надасть данні про фізику пульсарів», – стверджує Спрегель.
Science (29 листопада 2017)