Тёмная материя наконец заговорила: учёные поймали странный сигнал из центра галактики

Специалисты из Университета Джонса Хопкинса, похоже, нащупали солидный след в многолетних усилиях по верификации невидимой субстанции, составляющей основу космоса.

Долгое время астрономы бьются над тусклым, но повсеместным потоком гамма-лучей у ядра нашей галактики. Природа этого феномена оставалась загадкой, и эксперты выдвигали пару доминирующих версий: либо это следы аннигиляции невидимых частиц, либо эффект от сверхбыстрого вращения компактных звездных остатков — миллисекундных пульсаров.

Как указано в свежей публикации от 16 октября в Physical Review Letters, сейчас обе интерпретации выглядят равноубедительными. Если подтвердится, что избыток не связан с эволюционирующими светилами, это станет первым твердым намеком на присутствие той самой субстанции.

Джозеф Силк, соавтор работы, профессор физики и астрономии в Джонсе Хопкинсе, а также сотрудник Института астрофизики Парижа и Сорбонны, подчеркнул, что эта субстанция правит бал в космосе, скрепляя галактические скопления. Поэтому поиски ее следов не прекращаются, и гамма-поток, особенно в сердце галактики, может дать первую зацепку.

Чтобы прояснить картину, Силк с международным коллективом применили высокопроизводительные вычисления для построения схемы вероятных зон скопления невидимой массы в галактике, впервые интегрируя ее первобытную историю и трансформации.

В наши дни галактика — в основном изолированный контур с минимальными притоками и оттоками материи. Но в первые миллиарды лет она поглощала мелкие спутники, насыщенные той субстанцией, что и вылепило ее каркас. По мере концентрации частиц в центре шансы на их взаимосвязи росли.

Когда авторы учли эти реалистичные сценарии в симуляциях, полученные профили оказались почти идентичны реальным замерам гамма-диапазона от орбитального аппарата "Ферми" НАСА.

Такие параллели усиливают тройку аргументов в пользу связи избытка с невидимой массой. По оценкам команды, лучи от аннигиляции частиц воспроизводят наблюдаемые характеристики, хотя это еще не финальный вердикт.

Альтернатива — излучение от активированных древних нейтронных звезд, крутящихся с бешеной скоростью, — тоже укладывается в профиль сигнала. Однако версия с пульсарами хромает: для совпадения приходится предполагать их избыток сверх зафиксированного.

Разрешение может принести возводимый массив Cherenkov Telescope Array. Авторы ожидают, что его повышенная четкость в фиксации мощных импульсов развеет сомнения.

Коллектив нацелен на свежий тест: определят, носят ли лучи из галактики высокий энергетический заряд — признак пульсаров — или низкий, типичный для продуктов распада невидимой субстанции.

Силк отметил, что чистый спектр стал бы неоспоримым аргументом.

Параллельно группа разрабатывает прогнозы локализации субстанции в карликовых спутниках галактики. Составив такие карты, они сопоставят их с уточненными данными.

Силк предположил, что свежие наблюдения либо подтвердят одну из идей, либо оставят еще большую интригу.

Ключевые выводы

• Из ядра галактики льется необычный гамма-поток, и специалисты ищут его источник.
• Одна из гипотез приписывает его аннигиляции невидимых частиц, генерирующих всплески в гамма-зоне.
• С помощью супервычислений команда реконструировала генезис галактики, предсказав зоны скопления и излучения.
• Симулированные схемы совпадают с телескопными данными, намекая на роль субстанции, но нужны дополнительные подтверждения.