Эксперт № 12 (2014)

Эксперт Эксперт Журнал

Кроме того, другая неувязка этой альтернативной версии заключалась в том, что наиболее популярные на текущий момент гипотетические кандидаты на роль частиц темной материи — так называемые слабовзаимодействующие элементарные частицы (Weakly Interacting Massive Particles, WIMPs) — предположительно не испускают и не поглощают электромагнитное излучение, участвуя лишь в гравитационном и электрослабом взаимодействии, тогда как для образования достаточно плотных межзвездных дисков — опять-таки по современным теоретическим представлениям — вроде бы необходимо наличие сильных электромагнитных связей между различными его простейшими составляющими (атомами и молекулами).

Чтобы одним махом разрешить эти две теоретические проблемы, Рэндалл и Рис (а также их коллеги Джи Джи Фан и Андрей Кац ) выдвинули в прошлом году оригинальную теорию, постулирующую возможность существования в природе особой разновидности темной материи — так называемой частично взаимодействующей темной материи (Partially Interacting Dark Matter, PIDM). Как полагают авторы этой теории, частицы PIDM, в отличие от частиц WIMPs, могут взаимодействовать друг с другом при помощи некоего «темного аналога» электромагнитной силы, а предполагаемыми частицами — переносчиками этого взаимодействия могут быть «темные фотоны».

Как отметила в одном из прошлогодних интервью Лиза Рэндалл, «наша базовая предпосылка, по сути, предельно проста: раз у частиц обычной материи имеется сразу несколько особых форм взаимодействий друг с другом, то почему бы не предположить, что у темной материи также должна наличествовать своя специфическая “темная” сила и ее особая частица-переносчик?»

По мнению Рэндалл и ее соратников, на долю PIDM приходится лишь около 5% общей массы темной материи во Вселенной, что, впрочем, вполне сопоставимо с совокупной массой обычной материи. И именно данная особая форма темной материи, возможно, ответственна за образование тех самых тонких межзвездных дисков, о существовании которых рассуждали в 80-е годы прошлого века (правда, без всякой их привязки к темной материи) Рампино и Стотерс. В свою очередь, эти PIDM-диски предположительно содержат «темноматериальные эквиваленты» протонов, электронов и прочих частиц, объединяющихся в «темные атомы».

Согласно последним теоретическим расчетам Рэндалл и Риса, предварительные результаты которых представлены в их новой статье, готовящейся к публикации в журнале Physical Review Letters, в плоскости нашей галактики Млечный Путь может существовать довольно внушительный диск темной материи толщиной порядка 10 парсек (32,6 светового года) с плотностью вещества около 10 солнечных масс на 1 кв. парсек (для сравнения: по оценкам астрофизиков, средняя плотность обычной материи в галактическом диске Млечного Пути составляет лишь около 7 солнечных масс на 1 кв. парсек).

Симпатичная спекуляция

Справедливости ради следует уточнить, что в исходной, прошлогодней, версии новой теории темной материи, предложенной Рэндалл и тремя ее соавторами, никаких отсылок к дебатам тридцатилетней давности вокруг предположительных циклов кометных бомбардировок Земли и возможного влияния на них циклов вертикальных осцилляций Солнечной системы относительно плоскости нашей галактики не было.

Однако после обновления этой модели в начале 2014 года Рэндалл и Рис сочли возможным вновь обратиться к данной теме (благо периодичности этих двух циклов очень уж хорошо накладывались друг на друга) и прикинуть, насколько серьезным может оказаться гравитационный эффект, оказываемый гипотетическим диском темной материи в нашей галактике на кометное скопление в облаке Оорта.

Со второй половиной поставленной задачи (расчет возможного гравитационного влияния) американские теоретики

справились вполне успешно: в случае если такой диск действительно имеется и обладает вышезаявленными пространственными и плотностными характеристиками, циклические прохождения нашей Солнечной системы сквозь него с высокой степенью вероятности должны сопровождаться сильными гравитационными возмущениями в кометном облаке.

Куда сложнее для Рэндалл и Риса оказалось произвести статистические прикидки того, насколько выше 50% вероятность того, что именно активно продвигаемый ими «сценарий темного галактического диска» является главным виновником циклических метеоритных атак на Землю.

Пытливые ученые попытались оценить точный возраст основных земных кратеров, диаметр которых превышает 20 км, и сопоставить эти данные с предполагаемыми циклами прохождения нашей планеты сквозь межзвездное газопылевое облако. Однако американские физики-теоретики по большому счету просто не обладали достаточной геологической квалификацией и объемом статистической информации, для того чтобы осуществить серьезный анализ такого рода.

Полученная ими в итоге поверхностная статистическая оценка вероятности того, что эти кратеры образовывались в результате периодических, то есть сильно разнесенных по времени, массовых бомбардировок, а не вследствие случайных несинхронизированных метеоритных ударов, — три к одному. По формальным научным меркам это не может рассматриваться в качестве убедительного свидетельства в пользу наличия четко выраженной корреляции.

Более того, недостаточно хронологически убедительно смотрится даже привязка предполагаемого «цикла космических осцилляций» к ключевому событию из недавнего геологического прошлого Земли, предположительно повлекшего за собой быстрое вымирание динозавров, — падению крупного астероида/метеорита в районе мексиканского полуострова Юкатан, произошедшему около 66 млн лет назад.

Наконец, нет до сих пор и убедительных доказательств того, что большинство имеющихся на Земле кратеров космического происхождения — это отметины, оставленные именно долгопериодическими кометами из облака Оорта.

Поэтому при всей привлекательности и оригинальности «двойной гипотезы» Рэндалл—Риса ее пока что, безусловно, следует отнести к категории научных спекуляций.

Однако у всей этой занимательной истории все-таки возможно весьма интересное продолжение. Сами Рэндалл и Рис очень рассчитывают на то, что по крайней мере исходную версию их гипотезы о возможном наличии плотного диска темной материи в плоскости нашей галактики в самом скором времени удастся косвенно экспериментально подтвердить (или опровергнуть) благодаря запуску в декабре 2013 года нового космического телескопа европейского космического агентства Gaia. Аппарат уже выведен на операционную околосолнечную орбиту, и его основной научной задачей должно стать высокоточное измерение различных гравитационных эффектов, оказывающих влияние на траектории движения миллиардов звезд галактики Млечный Путь.

Пугают, а ты не бойся Ольга Власова Геворг Мирзаян

Накануне референдума в Крыму лидеры США и Евросоюза запугивали Россию всевозможными санкциями, призванными нанести нашей стране огромный ущерб. «Эксперт» постарался разобраться, чем нам угрожают

section class="box-today"

Сюжеты

Россия vs США:

Цена земли

Российский капитал возвращается на родину