Астрономы выяснили, что породило следы "темной материи" в центре Галактики

Орбитальный телескоп "Ферми" нашел очередные доказательства того, что предполагаемые следы "темной материи" в центре Млечного Пути были порождены обычными звездами, а не распадами частиц этой загадочной субстанции. Их выводы были представлены в журнале Nature Astronomy.

"Нам было крайне важно знать, как устроена эта область избыточного гамма-излучения и где она находится, а также то, как выглядит ее спектр. Без этого мы не могли понять, что именно порождает это свечение - распады частиц темной материи или обычные астрофизические процессы в центре Млечного Пути", - заявил Кристоф Венигер (Christophe Weniger) из Амстердамского университета (Нидерланды).

Темная материя - невидимая субстанция, о наличии которой можно судить только по ее гравитационному воздействию. Она не взаимодействует с электромагнитными волнами, то есть не испускает, не поглощает и не отражает никакое излучение. На долю обычной материи приходится 4,9% массы Вселенной, а на ее темную "кузину" - 26,8%. Большинство физиков сегодня считает, что темная материя может состоять из тяжелых слабо взаимодействующих частиц, так называемых "вимпов".

В 2009 году, как казалось тогда ученым, недавно запущенный гамма-телескоп "Ферми" обнаружил первые следы темной материи в виде загадочного избытка гамма-излучения в центре Млечного Пути, яркость которого в высокоэнергетической части спектра заметно превышала теоретически предсказанные значения. Как предположили тогда ученые, источником этого излучения были распады сталкивающихся "вимпов".

Последующие наблюдения при помощи "Ферми", а также данные с рентеновского телескопа NuSTAR, заставили ученых усомниться в этой гипотезе. Дело в том, что эти излишки были распределены по ядру Галактики не равномерно, как на то указывает теория, а "точечным" образом. Это указало на их возможный источник - миллисекундные пульсары, молодые нейтронные звезды.

Венигер и его коллеги нашли остроумный способ доказать, что это так, обратив внимание на одну характерную черту, которая будет связывать подобные "мертвые" светила с избытком гамма излучения и которая будет отсутствовать у темной материи - связь между силой этого свечения и массой звезд.

Если пульсары и черные дыры действительно порождают этот сигнал, то тогда он будет более сильным в местах скопления звезд, и более слабым - там, где их нет или относительно мало. Несмотря на простоту этой идеи, ученым потребовалось наблюдать за центром Млечного Пути на протяжении восьми лет для того, чтобы накопить достаточное количество данных для ее проверки.

Используя снимки с "Ферми", ученые обработали их при помощи специального алгоритма, который сопоставил массы звезд в разных уголках центра Галактики и то, насколько яркими они выглядели в гамма-диапазоне.

Оказалось, что подобная взаимосвязь между числом звезд и силой свечения Галактики действительно существовала, и она была очень сильной. Вероятность случайного совпадения подобного рода составляет один шанс на фактически бесчисленное множество попыток, число с 57 нулями.

Данные, собранные гамма-телескопом, как надеются ученые, поможет крупнейшим строящимся радиообсерваториям мира, таким как MeerKAT и SKA, получить первые фотографии этих пульсаров и доказать, что они действительно существуют. В таком случае физикам придется искать другой источник темной материи и варианты ее распадов.