Когда космический телескоп FERMI направили в сторону центра галактики, результаты оказались неожиданными. Прибор зафиксировал избыточное количество гамма-лучей — самого энергетического вида излучения во Вселенной. Астрономы были озадачены, и начали появляться конкурирующие теории для объяснения так называемого «избытка гамма-излучения». После долгих дебатов выделились две основные гипотезы: либо это излучение производят миллисекундные пульсары — сверхплотные нейтронные звезды, делающие тысячи оборотов в секунду, либо оно возникает при столкновении и аннигиляции частиц темной материи.
Загадочный избыток гамма-лучей в Млечном Пути, возможно, вызван аннигиляцией темной материи
Ученые из Лейбницевского института астрофизики в Потсдаме совместно с коллегами создали высокоточные компьютерные модели галактики и обнаружили, что темная материя распределена не сферически: она сплюснута и асимметричны. Это открытие подтверждает теорию об аннигиляции темной материи как источнике избыточного гамма-излучения в центре Млечного Пути.
Млечный путь над Очень Большим Телескопом, Чили. ESO, Википедия
Темная материя составляет около 85% всей материи во Вселенной, но не взаимодействует со светом, поэтому ее невозможно наблюдать напрямую. О ее существовании ученые судят по гравитационному влиянию на видимую материю. Одна из теорий предполагает, что при столкновении две частицы темной материи могут аннигилировать друг с другом, высвобождая энергию в виде гамма-излучения. Именно этот процесс, согласно новому исследованию, может объяснять избыточное гамма-излучение, зафиксированное телескопом FERMI в центре нашей галактики.
Галактика Млечный путь и распределение ореола темной материи за пределами галактической плоскости.
Проблема заключалась в том, что пространственное распределение гамма-лучей не соответствовало предполагаемому расположению темной материи. Ученые долгое время считали, что темная материя образует сферическое гало вокруг галактики. Но новое исследование показало иную картину. Для работы исследователи смоделировали формирование галактик, подобных Млечному Пути, в условиях окружающей среды, создав симуляции галактик, которые очень похожи на реальную. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters.
Сплюснутое гало
Иллюстрация. Гамма-телескоп FERMI.
«Мы проанализировали симуляции Млечного Пути и его гало темной материи и обнаружили, что сплющенность этой области достаточна для объяснения избытка гамма-излучения как результата аннигиляции частиц темной материи. Эти расчеты демонстрируют, что поиск частиц темной материи, способных к аннигиляции, должен быть продолжен и приближает нас на один шаг к пониманию загадочной природы этих частиц», — отмечает ведущий автор работы Моориц Муру.
Млечный путь.
Оказалось, что темная материя не распространяется радиально от центра галактики, а распределена подобно звездам. Это означает, что именно темная материя может быть отвественна за производстве избыточных гамма-лучей.