Аннигиляция темной материи может скрываться в центре Млечного Пути

Аннигиляция темной материи может скрываться в центре Млечного Пути

Гамма-лучи — самые энергичные волны в электромагнитном спектре — обычно производятся самыми горячими, самыми экстремальными объектами во Вселенной, такими как сверхновые и пульсары. В центре нашей галактики Млечный Путь — известной как избыток галактического гамма-излучения (GCE) — светится гамма-излучение, свойства которого астрофизикам трудно объяснить, учитывая их знания о распределении звезд и газа в Галактике. Есть две ведущие возможности для того, что может генерировать это излучение: популяция пульсаров или, что более заманчиво, облако темной материи, сталкивающееся с самим собой для получения избытка гамма-излучения. В 2015 году группа исследователей из Массачусетского технологического института и Принстонского университета пришла к выводу, что GCE, вероятно, поступает из таких источников, как пульсары. Теперь, новый анализ показывает, что темная материя, а не пульсары, может быть ответственна за GCE.

В то время как Млечный Путь более или менее похож на плоский диск в пространстве, GCE занимает более сферическую область, простирающуюся примерно на 5000 световых лет во всех направлениях от центра Галактики.

В исследовании 2015 года доктор Слэтье из MIT и его коллеги разработали метод определения того, является ли профиль этой сферической области гладким или «зернистым».

Группа пришла к выводу, что если источником GCE являются пульсары, а эти пульсары относительно яркие, то гамма-излучение, испускаемое ими, должно проникать в сферическую область, которая при визуализации выглядит зернистой, с темными промежутками между яркими точками, где расположены пульсары. Однако если источником избытка гамма-излучения является темная материя, то сферическая область должна выглядеть гладкой.

Мы увидели, что она на 100% зернистая, и поэтому сказали: «О, темная материя не может этого сделать, поэтому это должно быть что-то другое», — сказал доктор Слэтье.

«Я надеялся, что это будет только первое из многих исследований в регионе Галактических центров с использованием аналогичных методик. Но к 2018 году перекрестные проверки метода, которые мы провели в 2015 году, все равно были основными, что заставило меня очень нервничать из-за того, что мы могли что-то упустить».

В новом исследовании доктор Слэтье и доктор Ребекка Лиэн из Массачусетского технологического института повторили подход, применявшийся в исследовании 2015 года, но вместо того, чтобы использовать в модели данные космического телескопа НАСА Ферми Гамма-луча, они составили поддельную карту неба, включая сигнал темной материи, и пульсары, не связанные с GCE.

Они добавили эту карту в модель и обнаружили, что, несмотря на наличие сигнала темной материи внутри сферической области, модель пришла к выводу, что эта область, скорее всего, является зернистой и поэтому в ней доминируют пульсары.

«Это был первый признак того, что наш метод не был надежным, — сказал доктор Слэтье.

Затем команда снабдила модель данными Ферми вместе с фальшивым сигналом темной материи. Несмотря на продуманный план, их статистический анализ опять пропустил сигнал темной материи и вернул зернистую, пульсароподобную картину.

Даже когда они обнаружили сигнал темной материи в четыре раза больше, чем реальный GCE, их метод не смог его увидеть.

«К тому моменту я была очень взволнована, потому что знал, что последствия будут очень большими — это означало, что объяснение темной материи вернулось «, — сказала Лиэн.

Ученые работают над тем, чтобы лучше понять предвзятость в своем подходе, и надеются, что в будущем эта предвзятость будет устранена.

Если это действительно темная материя, то это будет первое свидетельство того, что темная материя взаимодействует с видимой материей не под действием силы тяжести.

«Характер темной материи — один из самых больших открытых вопросов в физике на данный момент. Определение этого сигнала как темной материи может позволить нам, наконец, раскрыть фундаментальную сущность темной материи. Независимо от того, что окажется избытком, мы узнаем что-то новое о Вселенной.»

Популярные материалы