Учёные нашли причину загадочного излучения в центре нашей Галактики
Учёные из Гарвардского университета и Национальной ускорительной лаборатории имени Энрико Ферми (Fermi National Accelerator Laboratory) подтвердили гипотезу о том, что наблюдаемый избыток гамма-излучения в центре Млечного Пути вызван распадом частиц тёмной материи. Работа опубликована в журнале Physics of the Dark Universe.
Космическое гамма-излучение — электромагнитное излучение с очень высокой энергией, которое образуется, как правило, в результате ядерных реакций и взаимодействия элементарных частиц. Его лучи легко разрушают биологические молекулы, но не проходят через атмосферу Земли. Чтобы выяснить природу гамма-излучения его исследуют с помощью орбитальных телескопов.
Ранее космическая обсерватория Fermi обнаружила избыток гамма-излучения, которое шло от центра нашей Галактики. Его невозможно было объяснить наличием таких космических источников, как пульсары, двойные звёзды или остывающие остатки сверхновых. По расчётам учёных, таинственное излучение могло происходить от столкновений и последующего распада гипотетических частиц тёмной материи — вимпов, которые должны в изобилии встречаться в окрестностях ядра Галактики. Однако исследователи столкнулись с проблемой: чтобы доказать эту гипотезу, необходимо было точно знать, как распределяется гамма-излучение по Галактике, а относительно низкое разрешение телескопа Ферми не позволяло это сделать.
В новой работе астрофизики тщательно проанализировали поступающее из внутренних областей Галактики излучение. Им удалось разделить его на различные компоненты и, применяя новые статистические методы обработки данных, точнее определить расположение возможного источника для каждого из компонентов.
Выяснилось, что большую долю излучения представляет собой компонент, распределение которого вокруг внутренних областей Галактики соответствуют тому, что предсказывает модель аннигиляции тёмной материи. Составленная исследователями карта распределения гамма-излучения в центральных областях Галактики хорошо сочетается с с возможным распадом вимпов с энергией в 36–51 гигаэлектронвольт.
Интересно, что в статье, вышедшей 4 февраля 2016 года, астрофизики предложилииное, альтернативное объяснение интенсивному гамма-излучению, оставив тёмную материю в стороне. Его виновником, по мнению учёных, могли оказаться быстро вращающиеся миллисекундные пульсары — нейтронные звёзды с периодом вращения в несколько миллисекунд. Однако их ещё предстояло найти, поскольку подобные объекты находятся за пределами разрешающей способности существующих инструментов.
Космический телескоп Fermi Gamma-Ray Space Telescope был запущен в июне 2008 года для наблюдения за активными ядрами галактик, чёрными дырами, нейтронными звёздами, пульсарами и другими источниками высокоэнергетического излучения. Одной из его важнейших задач является обнаружение гамма-лучей, возникающих при распаде тёмной материи.
Тёмная материя — гипотетическая материя, которая почти не взаимодействует с известной материей, за исключением гравитационного влияния. Физики пока не знают точно, из чего она состоит, однако известно, что тёмная материя составляет примерно 27 процентов общей массы Вселенной.