Эксперт, 2014 № 12 - [21]

В том же 1984 году появилась и альтернативная теория (ее авторами были американцы Майкл Рампино и Ричард Стотерс ), постулирующая сильную корреляцию между циклами массового вымирания биоты на нашей планете и циклами вертикальных осцилляций Солнечной системы по отношению к плоскости Млечного Пути, происходящих в ходе спиралеобразного вращения Солнца и его планет вокруг центра нашей галактики. Рампино и Стотерс тогда же предположили, что Солнечная система в момент очередного пересечения этой галактической плоскости погружается в достаточно плотное межзвездное облако, состоящее по большей части из космической пыли и газа, и каждый такой циклический проход сопровождается всплеском гравитационного воздействия на кометные скопления в облаке Оорта.

Впрочем, впоследствии эта гипотеза ввиду отсутствия каких-либо экспериментальных свидетельств в пользу существования такого облака была почти забыта астрофизиками.

И лишь спустя три десятилетия Лиза Рэндалл и Мэтью Рис попытались вдохнуть новую жизнь в эту гипотезу номер два, существенно ее переработав.

Необычная темная материя

Ключевой недоработкой исходной гипотезы Рампино—Стотерса считался тот факт, что так называемый градиент плотности обычной материи в предполагаемом галактическом диске явно недостаточен для того, чтобы оказывать значительный гравитационный эффект на объекты, находящиеся в облаке Оорта.

Некоторое время теоретиками в качестве альтернативного рассматривался вариант, согласно которому этот межзвездный газопылевой диск может состоять не из обычной, а из темной (более плотной) материи. Однако, согласно текущим теоретическим представлениям и экспериментальным данным, темная материя, на которую вроде бы приходится около 85% общей массы материи во Вселенной, имеет свойство рассредотачиваться в разреженных кольцеобразных гало, опоясывающих галактики, а вовсе не в относительно компактных межгалактических дисках.

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.