Содержание
Ученый проанализировал 15 лет наблюдений телескопа «Ферми», что бы найти сигнал, связанный с темной материей.
Исследование, опубликованное в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, может стать важным шагом в почти столетней истории поиска темной материи. Профессор Токийского университета Томонори Тотани утверждает, что обнаружил гамма-излучение, которое, вероятно, исходит от сталкивающихся частиц темной материи, известных как вимпы (гипотетические слабовзаимодействующие массивные частицы).
«Давно предсказывалось, что вимпы аннигилируют и испускают гамма-лучи, что стимулировало многочисленные поиски.
С помощью данных телескопа «Ферми» за 15 лет и нового метода, сосредоточенного на гало Млечного Пути, я выявил гамма-излучение, которое похоже на сигнал от темной материи», — объясняет Тотани
Почему гало Млечного Пути
Темная материя объясняет, почему галактики не распадаются: обычная материя не создает достаточной гравитации для удержания их вместе. Ее частицы не поглощают, не отражают и не излучают свет, поэтому наблюдать их напрямую невозможно. Вимпы взаимодействуют с другими силами слишком слабо, но при столкновениях они аннигилируют, испуская гамма-лучи.
Ранее астрономы искали сигналы в центре галактики, но интенсивное звездное излучение и пульсары создавали сильный фон. Тотани сосредоточился на области гало — почти сферическом облаке вокруг галактического диска с высокой концентрацией темной материи. Там он зафиксировал высокоэнергетическое гамма-излучение, соответствующее теоретической форме сигнала от аннигиляции вимпов.
Как удалось это определить
Тотани использовал 15 лет наблюдений «Ферми», исключив центральные 10 градусов Млечного Пути, чтобы снизить фоновые помехи. Он измерял интенсивность гамма-лучей и строил энергетический спектр, который совпал с моделями аннигиляции вимпов, порождающих пары b-кварков или W-бозонов. Также была рассчитана частота столкновений, и она совпала с теоретическими ожиданиями.
«По крайней мере, это самый перспективный кандидат на излучение темной материи, известный на сегодняшний день», — отметил Тотани.
Скептики и альтернативные объяснения
Несмотря на впечатляющие данные, эксперты предупреждают, что сигнал может иметь другие источники. Пульсары, столкновения нейтронных звезд, черные дыры и даже солнечный ветер способны создавать гамма-лучи высокой энергии.
«Мы даже получаем гамма-лучи от Солнца», — отметил один из физиков Фермилаб.
Дэн Хупер из Университета Висконсина добавил, что данные Fermi долго анализировались другими исследователями, и никто не фиксировал подобного избытка. Он предполагает, что сигнал Тотани может быть артефактом анализа или ошибкой фона, когда модель поглощает низкоэнергетическое излучение и создает иллюзию превышения на высокой энергии.
Что делает это открытие значимым
Если сигнал подтвердится, это станет первым прямым доказательством аннигиляции вимпов. Оно позволит уточнить распределение темной материи вокруг галактик, понять ее плотность и вклад в гравитационное поле. Даже при скептическом подходе это исследование помогает улучшить методы поиска, определяет новые зоны наблюдений и подталкивает к пересмотру теорий о составе Вселенной.
Тотани планирует искать аналогичные сигналы в других областях неба и надеется на независимую проверку.
«Я рад, что люди пробуют разные методы, но это не дает полной уверенности, что это сигнал темной материи», — отметил Хупер.
Поиск темной материи продолжается, и каждая новая попытка приближает ученых к пониманию невидимой субстанции, формирующей каркас нашей Вселенной.