Так называемый «избыток гамма‑излучения в галактическом центре» (Galactic Center Excess, GCE) может быть либо проявлением еще не обнаруженной темной материи, либо результатом влияния экзотических астрофизических объектов — и до сих пор ученые не смогли договориться, какая из этих версий ближе к истине. Новая работа специалистов Венского университета и Национальной лаборатории им. Лоуренса Беркли показывает: списывать темную материю со счетов рано.
GCE — это широкое, примерно сферическое свечение гамма‑лучей, охватывающее тысячи световых лет вокруг ядра Млечного Пути. Среди главных объяснений — самоаннигилирующая темная материя (частицы темной материи, которые сталкиваются и взаимно уничтожаются, порождая высокоэнергетическое излучение) и огромная популяция миллисекундных пульсаров — быстро вращающихся нейтронных звезд, испускающих пучки гамма‑частиц.
Разобраться сложно прежде всего потому, что область галактического центра чрезвычайно яркая и «перегруженная» источниками излучения. «Интерпретация сигнала особенно трудна, потому что центр Галактики — исключительно яркий и плотный регион на гамма‑небе», отмечает автор работы, научный сотрудник Венского университета Флориан Лист.
Ранее статистические анализы в целом склонялись в пользу сценария с пульсарами, трактуя GCE как сумму излучения от множества относительно ярких, но пока неразрешенных тел — так называемых точечных источников. Однако, как отмечают авторы исследования, большинство этих работ фактически игнорировали один важный параметр — энергию каждого отдельного зарегистрированного гамма‑кванта, концентрируясь в основном на пространственном распределении сигнала.
Новая работа устраняет этот пробел. Ученые разработали метод машинного обучения и обучили его на более чем миллионе смоделированных карт гамма‑излучения. Благодаря этому анализ впервые одновременно учитывает и форму распределения излучения на небе, и энергетический спектр отдельных фотонов.
Когда в статистическую картину добавили энергии фотонов, выводы поменялись. Выяснилось, что если GCE действительно создается точечными источниками, то они должны быть настолько слабыми, что почти неотличимы от гладкого свечения, которое должна испускать самоаннигилирующая темная материя.
Этот же вывод ставит под сомнение и популярную гипотезу о миллисекундных пульсарах. По оценкам авторов, чтобы объяснить наблюдаемое свечение одними только пульсарами, в центре Млечного Пути должно быть не меньше 35 000 таких объектов — значительно больше, чем предполагали многие предыдущие исследования, говорившие о сотнях или тысячах.
«Происхождение избытка гамма‑лучей в галактическом центре — одна из самых долгих дискуссий в астрофизике», подчеркивает Лист. «Наша работа не доказывает, что сигнал создает именно темная материя. Однако она показывает, что окончательно отвергать эту возможность пока слишком рано».
Новые результаты ослабляют один из главных аргументов против сценария с темной материей: идею о том, что наблюдаемое излучение однозначно «зернистое» и связано с отдельными источниками, а не с гладким компонентом. Прямого доказательства в пользу темной материи они не дают, но возвращают ее в список серьезных кандидатов.
На сегодняшний день источник загадочного свечения остается неизвестным — и одна из самых интригующих тайн Млечного Пути продолжает будоражить воображение астрофизиков.
Ранее ученые нашли виновника беспорядочных звездных орбит в центре Млечного Пути.
Источник: hi-tech.mail.ru