Центр нашей галактики может быть изобилует частицами темной материи

Центр нашей галактики ведет себя странно, и возможно, это связано с темной материей. В 2009 году наблюдения с космического гамма-телескопа Ферми выявили удивительно высокую концентрацию гамма-лучей, исходящих из середины Млечного Пути, – явление, получившее название избытка гамма-излучения в центре галактики (GCE). Теперь моделирование намекает, что эти гамма-лучи могут возникнуть в результате аннигиляции частиц темной материи.

Споры о том, что может стать причиной GCE, бушуют с тех пор, как его впервые заметили, и за прошедшие годы появилось два основных объяснения. Во-первых, он может исходить от пока еще ненаблюдаемой популяции пульсаров, которые представляют собой быстро вращающиеся нейтронные звезды, испускающие лучи мощное излучение.

Второе объяснение заключается в том, что это могло произойти из-за слабо взаимодействующих массивных частиц (WIMP), которые долгое время были основным кандидатом на включение в состав темная материя. Эти частицы вообще почти не взаимодействовали бы с частицами обычной материи, но если бы две из них случайно столкнулись друг с другом, они бы аннигилировали и создали всплеск гамма-лучей.

В последние годы объяснение темной материи вышло из моды, отчасти потому, что прямые поиски вимпов ничего не дали. «Учитывая отсутствие прямых доказательств существования темной материи, несмотря на очень деликатные поиски, для интерпретации темной материи требуется более высокое бремя доказательств», — говорит Джефф Грубе в Королевском колледже Лондона.

Другая причина, по которой эта интерпретация отошла на второй план, заключается в том, что мы ожидаем, что темная материя в центре галактики примет сферическую форму, а GCE не сферический, а скорее сплющенный посередине. Однако новые симуляции Джозеф Силк из Университета Джонса Хопкинса в Мэриленде и его коллеги отмечают, что, возможно, это не проблема.

Эти симуляции учитывали история Млечного Пути более подробно, чем предыдущие исследования GCE. «Мы знаем, что миллиарды лет назад наша галактика подверглась слиянию с рядом более мелких галактик, и они принесли с собой свою темную материю», — говорит Силк. «Следствием этой истории является то, что никто в здравом уме не ожидает, что центр галактики будет сферически симметричным».

Результаты подтвердили это, дав сплющенное распределение темной материи, которое соответствовало форме GCE. Это возвращает на обсуждение интерпретацию темной материи. Но загадка еще не разгадана – пульсары все еще являются жизнеспособным объяснением. «В лучшем случае ситуация остается двусмысленной», — говорит Грубе.

Имеющиеся у нас сейчас гамма-обсерватории недостаточно мощны, чтобы различить эти два объяснения, но мы должны быть в состоянии разобраться в этом с помощью Черенковской телескопической обсерватории, которая строится на Канарских островах и в Чили и, как ожидается, начнет наблюдения в 2026 году.

«В некотором смысле существует 50-процентная вероятность того, что мы могли бы обнаружить темную материю в огромных количествах, но чтобы разобраться в этом, понадобится новый телескоп», — говорит Силк. Если ОГЭ из-за темной материиэто предоставит нам лучшую возможность понять этот странный и загадочный материал, который объединяет космос.