Таємнича гамма-променева струя походить з центру Чумацького Шляху. Чи може темна матерія мати до цього відношення?

Однією з найбільш обговорюваних загадок в астрономії є те, що нові дослідження не виключають самознищувальну темну матерію як джерело гамма-променевих викидів з серця Чумацького Шляху. Відома як Надлишок Галактичного Центру, ця сферична гамма-променева іскра, що простягається на тисячі світлових років від ядра нашої галактики, вже більше десяти років ставить в глухий кут дослідників.

Хоча було запропоновано кілька можливих пояснень Надлишку Галактичного Центру, включаючи популяцію швидко обертових нейтронних зірок, відомих як пульсари, одним з найпоширеніших є специфічний тип частинок темної матерії. Темна матерія — це таємничий матеріал, який становить 85% матерії у Всесвіті. Вона фактично невидима, оскільки не взаємодіє зі світлом або з "звичайною" матерією, що складається з атомів. Цей факт призвів до пропозицій багатьох можливих кандидатів у частинки темної матерії, включаючи деякі, які самознищуються. Це схоже на те, що відбувається, коли електрон зустрічає свого антиматеріального партнера, або позитрон. Обидва знищують один одного, вивільняючи енергію в космос.

Для самознищувальної темної матерії ці частинки були б своїми ж антипартниками, що означає, що коли вони взаємодіють, вони знищують один одного і вивільняють енергію у вигляді гамма-променів. Оскільки темна матерія перевищує звичайну матерію в співвідношенні п'яти до одного, можна було б очікувати, що це знищення відбувається постійно, заповнюючи космос гамма-променями, але темна матерія рідко взаємодіє сама з собою в цій моделі. Таким чином, знищення темної матерії є фактором лише тоді, коли цей таємничий матеріал щільно скупчений в регіоні, як серце галактики.

На жаль, дослідження серця Чумацького Шляху дійсно є складним завданням.

"Інтерпретація сигналу особливо складна, оскільки Галактичний Центр є надзвичайно яскравим і переповненим регіоном гамма-променевого неба," сказав член команди та дослідник Університету Відня Флоріан Ліст у заяві.

Переходячи до суті

Щоб дослідити, чи може самознищувальна темна матерія дійсно пояснити Надлишок Галактичного Центру, Ліст та його колеги звернулися до машинного навчання, натренованого на більш ніж мільйоні змодельованих гамма-променевих спостережень. Попередні подібні підходи вказували на порівняно яскраві, нерозв'язані джерела світла як потенційне джерело Надлишку Галактичного Центру. Однак це нове дослідження показало, що ці точкові джерела, включаючи пульсари, були б надзвичайно тьмяними, і це хороша новина для вчених, які вважають, що самознищувальна темна матерія є причиною цих гамма-променів.

Це тому, що, хоча попередні дослідження пропонували, що лише кілька сотень пульсарів могли б бути достатніми для пояснення Надлишку Галактичного Центру, ці результати вказують на те, що популяція пульсарів у серці Чумацького Шляху повинна бути більшою за 35 000.

"Наш новий аналіз показує, що джерела повинні бути настільки тьмяними, що їх буде майже неможливо відрізнити від випромінювання, яке очікується від самознищувальної темної матерії," сказав член команди Нік Родд, вчений Лабораторії національного інституту Лоуренса Берклі.

Хоча це дослідження може зберегти темну матерію в грі як правдоподібне пояснення, воно далеко не підтверджує знищення цього таємничого матеріалу як джерела Надлишку Галактичного Центру. "Походження Надлишку Галактичного Центру є однією з найтриваліших дискусій в астрофізиці," сказав Ліст. "Наша робота не показує, що темна матерія відповідає за сигнал. Однак вона вказує на те, що ще зарано виключати цю можливість."

Дослідження команди було опубліковано в четвер (5 лютого) у журналі Physical Review Letters.