Ученые приблизились к разгадке тайны темной материи

Дополнительное гамма-излучение называют избытком энергии центра галактики, однако его происхождение остается загадкой многие годы. В центре Млечного Пути есть черная дыра, однако, необъяснимый свет не имеет к ней отношения, как выяснили ученые. Наиболее вероятной казалась теория, что свечение вызвано аннигиляцией темной материи. Предполагалось, что такая материя увеличивает гравитацию Вселенной, ее можно обнаружить лишь по поведению космических тел и явлений.

После серии исчерпывающих моделей галактический скоплений и источников гамма-излучения в центре галактики астрофизики исключили аннигиляцию темной материи как источник свечения. По словам исследователей, это открытие также ограничивает свойства темной материи, что может помочь в будущих ее поисках. Исследование было опубликовано в Physical Review D.

За три года команда разработала широкий спектр сценариев моделирования гамма-излучения галактического скопления: от звездообразования до взаимодействия космических лучей с молекулярным газом и пузырей Ферми. По их словам, столкновение таких частиц, которые производили бы яркий свет при аннигиляции, вызывало бы гамма-излучение сильнее, чем странное свечение в центре галактики. Исследование также сильно ограничило круг частиц-кандидатов в темную материю.

«В течение около 40 лет ведущим кандидатом на роль темной материи среди физиков элементарных частиц была тепловая, слабо взаимодействующая и маломасштабная частица», – сказал астрофизик Кеворк Абазаджян из Калифорнийского университета в Ирвайне. Если бы такие частицы столкнулись бы друг с другом, они бы аннигилировали, взорвавшись ливнем других частиц, в т.ч. гамма-фотонами (светом). После вычитания всех остальных гамма-излучений результат оказался слишком малым для таких взрывов.

Свечение в центре галактики заметили боле 10 лет назад с помощью космического гамма-телескопа Ферми. Гамма-лучи – это электромагнитные волны с самой высокой энергией во Вселенной, и они производятся наиболее интенсивными объектами, такими как миллисекундные пульсары, нейтронные звезды, черные дыры и сверхновые.

Предыдущие исследования показали, что распределение гамма-лучей в центре Галактики также несовместимо с аннигиляцией темной материи. Если бы аннигиляция была причиной свечения, то распределение гамма-фотонов было бы плавным, но вместо этого они распределились сгустками, как и следовало ожидать от точечных источников, таких как звезды. Распределение звезд в скоплении, согласно новому исследованию, также несовместимо с наличием дополнительной темной материи.

Это не значит, что темная материя в центре Млечного Пути не может быть гипотетического, массивного, слабо интерактивного типа. «Наше исследование определяет тип частицы, которой может быть темная материя», – сказал Каплингхат , – «Многочисленные доказательства наличия темной материи в галактике надежны и не зависят от нашей работы».

Ранее исследователи из Японии обнаружили загадочный объект в центре Млечного Пути. Они заметили необычные движения газовых облаков в центре галактики. Астрономы полагают, что такое явление может указывать на аномальные черные дыры, в чьем существовании ученые ранее сомневались.