Поскольку поиск частиц темной материи по-прежнему ничего не дает, астрономы продолжают искать способы найти эти неуловимые частицы. Один из общих методов — поиск доказательств распада частиц темной материи. Хотя темная материя не сильно взаимодействует с обычной материей, некоторые модели темной материи предсказывают, что частицы темной материи могут взаимодействовать друг с другом, вызывая их распад на обычные частицы. Было несколько поисков этого эффекта, но четких доказательств пока нет. Но новое исследование предполагает, что изучение белых карликов может быть хорошим подходом.
Белые карлики — это плотные остатки мертвых звезд. Их масса почти равна массе Солнца, сжатой в сферу размером с Землю. Белые карлики настолько плотны, что давление электронов удерживает их от коллапса. Как отмечают авторы нового исследования, белые карлики обладают идеальным балансом: они плотные, но не слишком маленькие, как нейтронные звезды. Они также очень распространены по всему Млечному Пути, что дает астрономам множество возможностей для их изучения.
По этой причине авторы утверждают, что белые карлики являются идеальными источниками распада темной материи. Высокая плотность белых карликов будет иметь тенденцию притягивать взаимодействия частиц темной материи, а высокая поверхностная гравитация белых карликов будет иметь тенденцию со временем захватывать частицы темной материи. Распад частиц темной материи будет иметь тенденцию производить избыток как тепла, так и гамма-лучей, и, поскольку физика белых карликов достаточно хорошо изучена, астрономы должны быть в состоянии различать нормальные белые карлики и белые карлики, обогащенные темной материей.
В качестве примера команда рассмотрела простую модель белого карлика, полностью состоящую из углерода-12. Затем они рассмотрели захват темной материи для трех моделей частиц: с легкой, промежуточной и тяжелой массой. Затем они рассчитали сечения взаимодействия между частицами темной материи и нуклонами обычной материи в белом карлике. Исходя из этого, они определили наблюдательные ограничения темной материи на основе текущих наблюдений.
До сих пор нет никаких доказательств распада темной материи, но авторы предполагают, что прямое изучение отдельных звезд-белых карликов может выявить темную материю. Белые карлики вблизи центра Млечного Пути или в близлежащих шаровых скоплениях могут быть особенно хорошими кандидатами.
Так что пока ничего, но поскольку астрономы продолжают искать темную материю, проверка некоторых белых карликов, ищущих избыточное гамма-лучи, может быть хорошим вариантом.
Ссылка: Асеведо, Хавьер Ф., Ребекка К. Лин и Лилиан Сантос-Олмстед. «Белые карлики Млечного Пути как детекторы темной материи с энергией от субГэВ до нескольких ТэВ». Препринт arXiv arXiv:2309.10843 (2023).
