Астрономы сделали открытие, в которое сами не верят
Помимо большого конфликта двух культур — «физиков и лириков», введенного в оборот британцем Чарльзом Сноу ровно 50 лет назад, веками существует и малый конфликт, касающийся исключительно «физиков». Это столкновение между теорией и экспериментом, в котором первые обычно играют роль беспечных либералов, а вторые — ответственных консерваторов.
В последние пару лет в астрофизике этот конфликт нигде не проявляется так отчетливо, как в истории с частицами темной материи, превращение которых в привычное для нас вещество одни ученые видят, а другие нет. Основаны оба убеждения на одних и тех же данных.
Папарацци и PAMELA
Наибольшего напряжения страсти достигли в середине 2008 года, когда международный научный эксперимент PAMELA на борту российского спутника «Ресурс-ДК» обнаружил избыток позитронов высокой энергии в окрестностях Солнца. Они вполне могли рождаться при самопроизвольном распаде или взаимной аннигиляции экзотических частиц, из которых, как предполагается, и состоит темная материя.
Конечно, возможны и другие объяснения, но перспектива «увидеть» невидимое вещество была настолько привлекательна, что ради получения неопубликованных данных PAMELA, слухи о которых ходили в астрофизической среде, многие молодые теоретики пускались во все тяжкие. Некоторые даже фотографировали на мобильники неопубликованные графики PAMELA во время докладов участников проекта на конференциях и на основе этих данных сочиняли теоретические статьи. Таких смельчаков, нарушающих неписаные этические правила научного сообщества, даже прозвали «научными папарацци».
Данные PAMELA в результате все-таки были формально опубликованы, но однозначной трактовки им нет и поныне. Кто-то считает, что это следы темных частиц, кто-то обвиняет в их появлении нейтронные звезды в окрестностях Солнца, кто-то вообще полагает, что речь идет о неучтенных систематических ошибках в работе аппаратуры PAMELA.
Туман, туман
Многие надеялись, что ситуацию прояснит запуск космической обсерватории имени Ферми, которая регистрирует фотоны очень высоких энергий. Они вполне могут рождаться при взаимодействии обычного света с высокоэнергичными заряженными частицами (это так называемое обратное комптоновское рассеяние). И именно так ученые надеялись прояснить ситуацию с данными PAMELA.
Если источником энергичных позитронов и электронов действительно становятся частицы темной материи, то рождаться они чаще должны именно там, где больше темной материи. По современным представлениям, такими местами считают центры галактик. Поэтому астрономы с особым нетерпением ждали, что увидит Fermi в направлении на сердце нашего собственного Млечного Пути. Тем более что намек на большое количество электронов здесь астрономы получили еще несколько лет назад от космического аппарата WMAP.
Fermi вышел на орбиту в июне 2008 года, а собирать научные данные начал спустя несколько месяцев. По правилам группы, данные с телескопа появляются в публичном пространстве лишь спустя год после их получения — с тем чтобы дать возможность «своим» теоретикам снять с них главные научные сливки. Год истекал в начале осени, однако одна группа теоретиков не дождалась и почти повторила историю с «научными папарацци». Если верить статье, появившейся в июле, Fermi действительно видит избыток излучения в направлении на галактический центр. Более того, предварительный анализ показал, что это излучение может рождаться ровно на тех же частицах, которые поймал проект PAMELA.
Когда данные Fermi все-таки были опубликованы, ученые повторили свой анализ и уже более уверенно заявили: помимо «дымки WMAP» существует и «дымка Fermi», в которую неплохо вписывается теория распада или аннигиляции темной материи. На эту работу под руководством Грегори Доблера из Гарвардского центра астрофизики уже не стыдно ссылаться даже серьезным ученым, хотя ее результаты не слишком отличаются от выводов из прежней работы той же группы.
«Мистер Нет»
Есть, правда, одна важная оговорка. Даже если большое количество электронов и позитронов высоких энергий в районе центра Галактики существует (а сомнений в этом все меньше), то их происхождение из частиц темной материи еще надо доказывать. В принципе у них могут быть и другие источники — например, ударные волны от вспышек сверхновых или все те же нейтронные звезды, остающиеся на месте таких взрывов. Центр Галактики должен кишеть и теми и другими — просто потому, что там очень много звезд, некоторые из которых рано или поздно взрываются. И пусть альтернативные модели надо изрядно «притягивать за уши», для многих это все-таки более приемлемое объяснение, чем какая-то там темная материя.
«Доблер и компания вступили на тонкий лед», — предупреждал после выхода их статьи Эллиот Блум, один из немногих чистых теоретиков, входящих в команду эксперимента Fermi. В душе этому человеку наверняка приходится бороться с самим собой — теоретик, который полжизни посвятил именно перспективам косвенного объяснения природы темной материи, он в последнее время стал «мистером Нет» коллаборации Fermi. Именно ему чаще всего приходится комментировать работы вроде статьи Доблера и убеждать коллег и журналистов, что выводы «выскочек» как минимум преждевременны.
По иронии судьбы именно с работы Блума (pdf-файл), представленной от лица коллаборации в виде постера на симпозиуме Fermi -2009 в Вашингтоне, может начаться очередной эпизод в истории с наблюдательным обнаружением темной материи. На результаты этой работы обратил внимание известный рассадник физических слухов — блог Resonaances, который ведет польский физик Адам Фальковский из американского Университета имени Рутгерса.
Темные галактики
Блум справедливо рассудил: чтобы исключить альтернативу с ускорением электронов на ударных волнах, надо смотреть туда, где сверхновые не взрываются. В идеале — туда, где вообще нет звезд, а темная материя быть должна. Если верить теории, такие беззвездные гало темной материи действительно должны окружать нашу Галактику — теория предсказывает в десяток-другой раз больше карликовых галактик, чем наблюдается в действительности.
Чтобы найти то, что не освещают звезды, Блуму и его коллеге Пину Вану пришлось перелопатить весь архив данных Fermi в поисках протяженных объектов, гамма-излучение которых соответствует модели распада или аннигиляции частиц темной материи. При этом такие объекты не должны совпадать с известными источниками, а поток фотонов от них не должен меняться со временем.
Блум и Ван нашли 54 протяженных источника, выделявшихся над фоном как минимум на четыре стандартных отклонения. Последовательно рассмотрев каждый из них, ученые отбросили 50 потенциальных «беззвездных галактик» как несоответствующих выбранным критериям. Остались четыре, которые критериям удовлетворяют. Над фоном все они выделяются даже не на четыре, а на пять стандартных отклонений минимум.
Тем не менее Блум вновь надел маску «мистера Нет» и заключил, что новые темные карлики в данных Fermi за первые десять месяцев не обнаружены. Главный аргумент, который приводит ученый, — несоответствие спектров этих источников выбранным теоретическим моделям распада темной материи.
Тонкий вопрос
Но это ж смешно, полагает Фальковский, — дай нормальному теоретику в руки почти любой спектр, и тот за 15 минут придумает вам модель, которая этот спектр опишет. Про 15 минут — это, конечно, художественное преувеличение, но модели распада и аннигиляции пока действительно дают очень широкое пространство для теоретического маневра.
Возможно, именно поэтому Блум спектров и не дает. Не приводит он в своей работе и координат кандидатов или каких бы то ни было других данных о них.
Все это очень интригует, полагает Фальковский. Блум ведь не говорит, что темных галактик нет, он утверждает лишь, что «в данных Fermi за первые десять месяцев они не обнаружены». Как будет с данными за следующие годы, никто не знает. Ясно лишь, что Блум, как член коллаборации Fermi, получит к ним доступ раньше других.
Источник:infox.ru
