Темная материя может быть источником мощного гамма-излучения в центре нашей галактики

Новое исследование гамма-излучения, исходящего из центра нашей галактики говорит о том, что, по крайней мере, часть этого излучения может возникнуть в темной материи, неизвестного вещества, составляющего большую часть материальной вселенной.

Используя общедоступные данные гамма-излучения космического телескопа Ферми из НАСА, независимые ученые Национальной ускорительной лаборатории (Fermi National Accelerator Laboratory  – Fermilab), Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics  – CFA) , Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology  – MIT) и Университета Чикаго (University of Chicago )разработали новые карты, показывающие , что галактический центр производит гамма-лучи более высоких энергий, чем можно объяснить известными источниками , и что этот чрезмерный объем выбросов соответствует некоторым формам темной материи.

“Новые карты позволяют проанализировать избыток и проверить, является ли более традиционные объяснения, такие как присутствие неоткрытых пульсаров или космических лучей. Сигналы, которые мы нашли, не могут быть объяснены предлагаемыми в настоящее время альтернативами и находится в непосредственном соглашении с предсказаниями простейших моделей темной материи”, – говорит Дэн Хупер, астрофизик лаборатории Ферми в Батавии, штат Иллинойс, и ведущий автор исследования.

Галактический центр кишит гамма-источниками, являющимися результатом  взаимодействия двойных систем и изолированных пульсаров в остатках сверхновых и частиц, сталкивающихся с межзвездным газом. Это именно то место, где астрономы рассчитывают найти самую высокую плотность темной материи в галактике.

Никто не знает истинную природу темной материи, но WIMPs или слабо взаимодействующие массивные частицы представляют собой ведущий класс кандидатов. Теоретики предусмотрели широкий спектр типов WIMP, некоторые из которых могут либо взаимно уничтожить друг друга или производить промежуточные, быстро распадающееся частицы, когда они сталкиваются. Оба эти пути заканчиваются производством гамма-лучей - самой энергичной формой света, которая находится в диапазоне обнаружения телескопа Ферми (LAT).

Астрономы тщательно исследовали все известные источники гамма-излучения, исходящего из галактического центра. Наиболее известные в области энергии находятся  диапазоне от 1 до 3 млрд. электрон-вольт (ГэВ) - примерно в миллиард раз больше, чем у видимого света - и проходят наружу, по меньшей мере, на расстоянии 5 000 световых лет от галактического центра.

“Темная материя в этой области масс может быть исследована путем прямого обнаружения в Большом адронном коллайдере (LHC), так что если это темная материя, мы сможем это узнать. Это очень волнительный сигнал и в будущем мы сможем гордиться, что смогли первыми распознать аннигиляцию темной материи”, –  сказал соавтор Трейси Слейтер, физик-теоретик из Массачусетского технологического института в Кембридже, штат Массачусетс.

Однако, исследователи предупреждают, что для подтверждения этого им потребуется провести целый ряд дополнительных наблюдений других астрономических объектов. В настоящее время ученые ведут работы по поиску темной материи в БАК и в ряде других экспериментов во всем мире.

“Это исследование представляет собой пример инновационных методик, применяемых к данным Ферми в научном сообществе. В то время, как большое количество темной материи ожидается в галактическом центре, она должна производить сильный сигнал, но конкуренция со стороны многих других источников гамма-излучения усложняет любое дело по ее обнаружению. Возможно, нам следует поискать темную материю в других местах, где сигналы будут иметь меньше помех”, – сказал Питер Михельсон, профессор физики в Стэнфордском университете в Калифорнии и главный исследователь LAT.