Таинственное свечение в центре Млечного Пути может иметь темное объяснение

Исследователи с помощью мощных суперкомпьютерных симуляций установили, что наиболее вероятным объяснением таинственного свечения в центре нашей галактики является аннигиляция темной материи.

Об этом сообщают OstanniPodii.com и в Университете Джона Хопкинса.

Хотя моделирование также предполагает, что явление может быть вызвано быстро вращающимися мертвыми звездами, данные лучше всего подтверждают теорию темной материи. Если это так, открытие может стать первым однозначным доказательством существования темной материи и предоставить ученым новый подход к изучению загадочного вещества, которое составляет значительную часть массы Вселенной.

С момента, когда спутник Fermi, запущенный в 2008 году, впервые обнаружил таинственное свечение в центре Млечного Пути, было предложено несколько объяснений его происхождения. Наиболее перспективные теории предполагают, что свет исходит либо от столкновений частиц темной материи, либо от быстро вращающихся нейтронных звезд.

Хотя вторая концепция основана на доказанных явлениях, возможность того, что свечение вызвано темной материей, особенно интересует ученых. Это связано с тем, что сама темная материя все еще является чисто теоретической и не имеет окончательных доказательств, поскольку она не взаимодействует со светом и поэтому не может быть «увидена». Вместо этого ученые были вынуждены делать выводы о существовании темной материи на основе ее гравитационного воздействия на обычную материю, продолжая исследовать новые способы доказать ее существование.

В серии моделирований главный автор исследования Джозеф Силк (профессор физики и астрономии в Университете Джона Хопкинса и исследователь в Институте астрофизики Парижа и Сорбоннском университете) вместе с международной командой использовал несколько суперкомпьютеров для создания виртуальных «карт» мест в Млечном Пути, где, согласно современным теориям, должна находиться темная материя.

Команда отмечает, что их моделирование учитывало то, как галактика образовалась, что дало беспрецедентный уровень детализации в конечных картах. Этот критический компонент симуляций включал моделирование движения темной материи в течение первого миллиарда лет существования Млечного Пути. Исследовательская команда сказала, что это потому, что теории образования галактик предполагают, что многие меньшие галактические системы вошли в Млечный Путь и стали его «строительными блоками». Во время этой фазы частицы темной материи тяготеют к центру галактики и образуют скопления. Это скопление привело бы к большему количеству столкновений темной материи, что, теоретически, могло бы вызвать таинственное свечение, которое существует по сей день.

Когда исследователи учли «более реалистичные» столкновения темной материи, их моделирование дало карты, которые совпадали с фактическими картами гамма-излучения, ранее сделанными космическим гамма-телескопом Fermi. Команда заявила, что совпадение моделируемых и реальных карт «дополняет триаду доказательств», подтверждающих столкновения темной материи как причину таинственного свечения в центре галактики Млечный Путь.

Они объясняют, что гамма-лучи, происходящие от столкновений частиц темной материи, создают тот же сигнал и имеют те же свойства, что и те, которые наблюдаются в реальном мире.

Второй сценарий, рассмотренный в их исследовании, предполагает возрождение старых, быстро вращающихся нейтронных звезд, известных как миллисекундные пульсары, которые могут излучать гамма-лучи. Однако команда отмечает, что эта теория является «несовершенной», поскольку их моделирование должно предполагать, что миллисекундных пульсаров больше, чем было ранее наблюдаемо в реальном мире. Напротив, моделируемые карты аннигиляции темной материи точно соответствуют реальным наблюдениям.

Команда профессора Силка готовит дальнейшие эксперименты по определению энергии гамма-излучения в центре Млечного Пути и в карликовых галактиках. Они возлагают надежды на «огромный» Массив черенковских телескопов (CTA), который сейчас находится на стадии строительства и специально разработан для обнаружения гамма-лучей различной энергии.

Исследование «Морфология избытка темной материи в галактическом центре Fermi-LAT в моделях галактики Млечный Путь» было опубликовано в журнале Physical Review Letters.