Международная группа ученых из Венского университета и Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли заново проанализировала один из самых обсуждаемых астрофизических сигналов последних лет — так называемый Galactic Center Excess (GCE), или избыток гамма-излучения в центре Млечного Пути. Работа показала, что гипотезу о темной материи пока исключать нельзя. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.
Речь идет о слабом почти сферическом гамма-свечении, которое простирается на тысячи световых лет вокруг центра нашей галактики. Более десяти лет ученые спорят о его природе. Одни считают, что сигнал возникает при взаимной аннигиляции частиц темной материи. Другие связывают его с огромным количеством миллисекундных пульсаров — быстро вращающихся нейтронных звезд.
Для нового исследования специалисты обучили машинный алгоритм на более чем миллионе моделей гамма-излучения. В отличие от предыдущих работ, система одновременно анализировала не только положение фотонов в пространстве, но и энергию каждого зарегистрированного кванта излучения. Именно этот фактор оказался решающим.
Неожиданная проблема пульсаров
Ранние статистические исследования указывали на то, что источник сигнала должен состоять из множества маленьких, практически точечных объектов. Под такие параметры идеально подходили пульсары. Однако после учета энергетических характеристик фотонов выяснилось, что такие объекты должны быть чрезвычайно тусклыми. Настолько, что их излучение практически невозможно отличить от сигнала, который ожидается при аннигиляции темной материи.
Согласно расчетам авторов, если виновниками действительно являются пульсары, то в центральной области Млечного Пути должно находиться не менее 35 тысяч таких объектов. Это значительно больше прежних оценок, которые обычно ограничивались диапазоном от нескольких сотен до нескольких тысяч источников.
Авторы подчеркивают, что их результаты не доказывают существование темной материи и не подтверждают ее участие в формировании сигнала. Однако новые данные показывают, что исключать этот сценарий пока преждевременно.
Темная материя, по современным оценкам, составляет около 27% всего содержимого Вселенной, тогда как обычное вещество — лишь около 5%. Остальное приходится на темную энергию.
Загадочное гамма-свечение в центре Млечного Пути наблюдается космическим телескопом Fermi уже более десяти лет и считается одним из самых перспективных косвенных доказательств существования темной материи.
Будущая обсерватория Cherenkov Telescope Array (CTAO) может помочь различить сценарии с темной материей и пульсарами благодаря более высокой чувствительности к гамма-лучам высоких энергий. Проект предполагает строительство двух телескопов в разных полушариях Земли. Один будет находиться в пустыне Атакама в Чили, другой — на знаменитой «Скале парней» на Канарских островах.
Источник: hi-tech.mail.ru