Неопознанное свечение в центре Галактики — новый след тёмной материи

В центре нашей галактики вновь зафиксировано необычное свечение, испускаемое гамма-лучами. Его происхождение десятилетиями озадачивало учёных. Но недавние исследования, опубликованные в Astrophysical Journal, впервые моделируют сценарий, в котором свечение вызвано не пульсарами или чёрными дырами, а столкновениями частиц тёмной материи.


Гамма-свечение, о котором идёт речь, впервые зафиксировал телескоп NASA Fermi в 2008 году. Оно исходит из самого центра Млечного Пути — области, где плотность звёзд, пыли и межзвёздного газа колоссальна. С тех пор астрономы выдвигали десятки гипотез. Одни связывали его с пульсарами — быстро вращающимися остатками сверхновых звёзд, другие с активностью чёрных дыр, дремлющих на периферии галактического ядра. Но ни одна версия не объясняла всю наблюдаемую картину.

Группа исследователей под руководством Нико Капеллути из Университета Майами провела серию компьютерных симуляций, объединяющих данные NASA, Европейского космического агентства и обсерватории Chandra. Они использовали суперкомпьютеры для моделирования поведения частиц тёмной материи в условиях экстремальной плотности. Результаты показали, что в процессе редких столкновений частицы могут аннигилировать — уничтожать друг друга с выделением высокоэнергетического гамма-излучения. Именно оно, по мнению физиков, и формирует загадочное свечение.

«Разгадка невидимой материи — научная задача нашего века. Если гипотеза подтвердится, мы впервые наблюдаем не косвенные, а прямые следы её взаимодействия с нашей Вселенной», — говорит Капеллути.

Тёмная материя остаётся одной из самых загадочных форм вещества. В 1930-х годах швейцарский астроном Фриц Цвикки предположил её существование, анализируя скорость движения галактик в скоплениях. Позже, в 1970-х, американские учёные Вера Рубин и Кент Форд подтвердили, что на краях галактик звёзды движутся слишком быстро, чтобы удерживаться одной лишь видимой массой. Так появилась идея о «невидимом клее» — материи, которая не излучает свет, но создаёт гравитацию.

Современные физики считают, что тёмная материя составляет около 85% всей массы Вселенной, однако ни один детектор пока не смог зафиксировать её частицы напрямую. Одним из самых чувствительных инструментов сегодня считается детектор LUX-ZEPLIN (LZ), расположенный в подземной лаборатории в Южной Дакоте. Он улавливает мельчайшие вспышки света, возникающие, когда гипотетические частицы — WIMP (слабо взаимодействующие массивные частицы) — сталкиваются с ядрами атомов ксенона. Пока таких вспышек не зарегистрировано, но, как отмечают учёные, каждое «молчание» приближает к пониманию.

Новые наблюдения из центра Галактики добавляют вес к предположению, что именно эти частицы ответственны за загадочное гамма-свечение. Если это подтвердится, человечество впервые получит возможность наблюдать проявления невидимой материи в действии. Это откроет новое окно в физику ранней Вселенной и объяснит, как из хаоса частиц образовались первые структуры — галактики и звёзды.

Однако не все разделяют оптимизм исследователей. Астрофизик Ингрид Максвелл из Кембриджа считает, что наблюдаемое излучение может быть результатом совокупности факторов: «Центр Галактики — это лаборатория хаоса. Там пульсары, чёрные дыры, нейтринные всплески и плотные облака газа. Выделить один источник пока почти невозможно».

Тем не менее моделирование Капеллути и его коллег стало важным шагом — впервые показано, что поведение тёмной материи вблизи сверхмассивных чёрных дыр способно воспроизводить весь спектр наблюдаемого излучения. В ближайшие годы аналогичные исследования проведут с использованием нового космического телескопа James Webb, который способен уловить инфракрасные следы тех же процессов.

Так что вопрос «что светится в сердце нашей Галактики» пока остаётся открытым. Но с каждым экспериментом граница между известным и неизведанным сужается — и, возможно, человечество действительно стоит на пороге самой важной разгадки XXI века.

ИЗНАНКА

В глубине космоса светится не просто энергия — там пульсирует память самой Вселенной. Иногда, чтобы увидеть будущее, нужно всмотреться в её тьму.

Фото: NASA / ESA / Университет Майами.

Читайте, ставьте лайки, следите за обновлениями в наших социальных сетях и присылайте свои материалы в редакцию.

ИЗНАНКА — другая сторона событий.