Загадочные гамма-вспышки в центре Млечного Пути попробовали связать сразу с двумя формами темной материи

О темной материи (ТМ) достоверно известно очень мало: по сути, только то, что она проявляет себя через гравитацию. Именно по ее влиянию на движение звезд и галактик ученые заключают, что во Вселенной есть значительная масса, наблюдать которую напрямую невозможно. При этом поведение галактик нельзя объяснить только видимой массой в рамках стандартных моделей гравитации.

Это весомый аргумент в пользу существования невидимой компоненты вещества. Правда, из чего именно состоит темная материя, неизвестно: на роль ее частиц обсуждаются самые разные кандидаты — от вимпов до аксионов, однако ни один из них подтвердить не удалось. 

На этом фоне нерешенной остается и другая проблема. Избыток гамма-излучения, наблюдаемый в центре Млечного Пути, иногда интерпретируют как возможный сигнал аннигиляции темной материи. Последний известен как «галактический гамма-избыток», а обнаружили его с помощью космического телескопа Fermi. Он представляет собой устойчивое излучение в диапазоне гигаэлектронвольт и сосредоточен в центральных областях Галактики. Еще он статистически значим: его характерное распределение по небу и спектр в принципе можно объяснить аннигиляцией частиц ТМ.

Японский астроном заявил об открытии гамма-излучения от частиц темной материи Гамма-излучение, зафиксированное гамма-телескопом «Ферми», по мнению исследователя, может объясняться только распадом вимпов, частиц темной материи, в существовании которых множество других физиков… naked-science.ru

Вот только аналогичные сигналы не находят в карликовых галактиках — объектах, почти полностью состоящих из ТМ и потому считающихся космическими лабораториями для таких поисков. Это противоречие долго подрывало интерпретацию сигнала из центра Галактики как проявления темной материи.

Теперь ученые предложили один из возможных способов это противоречие снять. В новой научной работе они рассмотрели модель, в которой ТМ состоит из двух близких по массе состояний частиц — легкого и чуть более тяжелого. Важно, что это не установленный факт, а чисто теоретическая конструкция, сопоставимая по степени спекулятивности с другими моделями.  

Согласно этой гипотезе, гамма-излучение возникает только тогда, когда частицы из этих состояний взаимодействуют между собой. Однако переход частицы в более тяжелое состояние требует определенной энергии. В условиях центра Млечного Пути, где скорости частиц выше, такие переходы возможны, из-за чего и может возникать сигнал. В карликовых галактиках скорости куда ниже, и подобные процессы подавлены. Вот почему гамма-излучение в них почти не возникает.

Астрономы показали, как темная материя сформировала каркас Вселенной Астрономы разработали детальную карту распределения массы на участке неба COSMOS-Web. На ней показана гипотетическая темная материя, составляющая примерно 85% всей материи во Вселенной и ответствен… naked-science.ru

Таким образом, модель позволяет объяснить, почему сигнал может присутствовать в одной среде и отсутствовать в другой. Но это не означает, что именно так устроена темная материя. Более того, сам «избыток» гамма-излучения в центре Галактики может иметь и вполне астрофизическое объяснение — например, быть связанным с популяцией миллисекундных пульсаров.

По итогу, статья, опубликованная на сервере препринтов Корнеллского университета, не столько приближает к разгадке природы темной материи, сколько демонстрирует, насколько гибкими могут быть теоретические модели. Сегодня в этой области существуют десятки конкурирующих гипотез, и ни у одной из них нет решающих подтверждений. Единственное, в чем ученые на сегодня уверены, — невидимая масса во Вселенной есть. А вот что это такое на самом деле, по-прежнему под вопросом.