Темна матерія може пояснити гамма-вибухи в центрі Галактики

Астрономи знову повернулися до однієї з найзагадковіших аномалій Чумацького Шляху — надлишку гамма-променів у його центрі, відомого як гамма-надлишок галактичного центру (GCE).

Нове дослідження, опубліковане в New Scientist, припускає, що джерелом цього випромінювання може бути анігіляція частинок темної матерії — явище, яке, якщо підтвердиться, стане найбільшим проривом у фізиці за десятиліття.

Надлишок гамма-випромінювання вперше виявив космічний телескоп Fermi ще у 2009 році. З того часу вчені дискутують, що саме його спричиняє. Одне пояснення полягає в тому, що випромінювання походить від невидимої популяції пульсарів — швидко обертових нейтронних зір, які випускають потужні радіо- та гамма-промені. Інше — у тому, що ми спостерігаємо сліди зіткнень і анігіляції частинок темної матерії, зокрема слабко взаємодіючих масивних частинок (WIMPs), давно запідозрених у тому, що саме вони утримують галактики від розпаду.

Як пояснює астрофізик Джефф Грубе з Королівського коледжу Лондона, «через відсутність прямих доказів існування темної матерії її пояснення потребує більшого тягаря доказів». Справді, численні експерименти з пошуку WIMPs поки що не дали результатів.

Однак нові комп’ютерні моделі Джозефа Сілка з Університету Джона Гопкінса пропонують інше бачення. Замість того щоб очікувати ідеально сферичний розподіл темної матерії у центрі галактики, Сілк врахував злиття Чумацького Шляху з меншими галактиками протягом мільярдів років. Ці події, за його словами, «могли сплющити центральний розподіл темної матерії, що пояснює форму GCE». Модель показала, що така структура повністю узгоджується з нинішніми спостереженнями гамма-променів.

Це відкриття знову підвищує вірогідність того, що GCE може бути наслідком темної матерії, а не пульсарів. Проте питання залишається відкритим. «У кращому разі ситуація залишається неоднозначною», — визнає Грубе.

Розв’язати загадку допоможе майбутня обсерваторія Черенковських телескопів (CTA), що почне роботу у 2026 році на Канарських островах і в Чилі. Її надчутливі інструменти зможуть нарешті розрізнити випромінювання від пульсарів і сліди анігіляції темної матерії. Як підсумовує Сілк, «існує 50-відсоткова ймовірність, що ми стоїмо на порозі відкриття темної матерії у величезних масштабах — але для цього нам потрібен новий телескоп».

Якщо це підтвердиться, гамма-надлишок GCE стане першим прямим свідченням існування темної матерії — тієї самої невидимої субстанції, що становить понад 80% маси Всесвіту й утримує його структуру разом.