Необъяснимые гамма-лучи могут быть результатом самоаннигиляции темной материи

Фото из открытых источников

В 2009 году астрономы, использующие гамма-телескоп Fermi, обнаружили избыток энергии в центре галактики Млечный Путь. Глубокие наблюдения не выявили источника этой энергии, получившей название «избыток энергии в центре галактики в ГэВ» (GCE). Что же её генерирует?

Существует несколько гипотез. Некоторые предполагают, что причиной могут быть пульсары, другие говорят, что это может быть плотное звездное население в этом регионе, а третьи считают, что это может быть сверхмассивная черная дыра Млечного пути (Sgr. A*).

Однако другие утверждают, что источником гамма-излучения может быть темная материя. В этом случае виновником будет самоаннигилизирующаяся темная материя. Самоаннигилизирующаяся темная материя — это когда частицы темной материи являются своими собственными античастицами. При аннигиляции они испускают гамма-лучи. Слабо взаимодействующие массивные частицы (WIMP) являются ведущим кандидатом на роль этих частиц темной материи, однако это чисто теоретическое предположение, как и сама природа темной материи.

В статье, опубликованной в журнале Physical Research Letters, говорится, что нельзя исключать темную материю как источник избытка энергии в центре Галактики. Статья называется « Распределение энергии источников избытка энергии в центре Галактики », а ведущим авторм является Флориан Лист, исследователь из Венского университета.

«Избыток вещества в центре Галактики (GCE) может в будущем предвещать открытие процесса аннигиляции темной материи», — пишут авторы.

Однако прийти к такому выводу сложно, поскольку центр галактики переполнен высокоэнергетическим светом. «Интерпретация сигнала особенно сложна, потому что центр галактики — это исключительно яркая и насыщенная гамма-излучением область неба», — заявил Лист.

Предыдущие исследования гамма-излучения показали, что его причиной должны быть яркие, но неразрешенные точечные источники. Это означает пульсары. Согласно этой логике, пульсары с длительностью импульса более 1000 миллисекунд в ядре Млечного пути ответственны за избыток гамма-излучения. Но по отдельности они в основном слишком тусклые, чтобы их мог обнаружить телескоп Fermi.

Большая часть предыдущих анализов гамма-излучения основывалась на статистическом анализе, который не включал, как называют это Лист и его коллеги, важнейшую информацию: точный энергетический уровень отдельных гамма-фотонов. В этой работе исследователи разработали и использовали метод машинного обучения, обученный на индивидуальных энергетических уровнях более 1 миллиона смоделированных гамма-фотонов. Это позволило исследователям впервые одновременно оценить спектральную и пространственную информацию.

«Здесь мы демонстрируем, что подход к выводу, основанный на моделировании с использованием нейронных сетей, позволяет совместно анализировать пространственные и спектральные данные», — пишут авторы. «Полученное дополнение имеет важное значение: информация об энергии приводит к тому, что предполагаемые точечные источники становятся значительно тусклее, что указывает либо на истинно диффузный характер GCE, либо на то, что он состоит из исключительно большого числа источников».

Это означает, что если источниками являются миллисекундные пульсары, то их должно быть не менее 35 000. Это намного больше, чем несколько сотен или несколько тысяч, которые, как предполагалось, там находятся. Прямых данных о количестве источников нет, поскольку их очень трудно разрешить. Но многочисленные предыдущие исследования, основанные на моделях, показали, что их может быть гораздо меньше. «Если это точечные источники, то наше медианное предсказание составляет