Более десяти лет космический телескоп «Ферми» фиксирует избыток высокоэнергетического гамма-излучения, исходящего из центра Млечного Пути. Этот загадочный сигнал озадачивает астрономов, поскольку его форма не сферическая, а отчетливо сплюснутая, напоминающая диск. Для объяснения этого феномена были предложены две основные теории.
Первая гипотеза предполагала, что источником гамма-лучей является аннигиляция темной материи. Согласно этой модели, невидимые частицы темной материи сталкиваются и уничтожают друг друга, преобразуя часть своей массы во вспышки высокоэнергетического излучения. Однако эта теория быстро утратила популярность из-за одного ключевого несоответствия: наблюдаемая сплюснутая форма сигнала не совпадала с общепринятым предположением о том, что гало темной материи имеет сферическую форму.
В результате основной стала вторая теория. Она гласит, что гамма-лучи исходят от большой популяции миллисекундных пульсаров — древних, быстро вращающихся нейтронных звезд. Эта гипотеза лучше соответствовала наблюдениям, поскольку не имела проблемы с несоответствием форм, и долгое время считалась наиболее вероятным объяснением.
Ситуация кардинально изменилась после публикации исследования 16 октября в журнале Physical Review Letters. Ведущий исследователь Мооритс Михкель Муру из Института астрофизики Лейбница в Потсдаме (Германия) и Университета Тарту (Эстония) представил новые данные, способные разрешить давний спор.
Исследовательская группа использовала набор компьютерных симуляций высокого разрешения под названием HESTIA. Эти симуляции воссоздают галактики, подобные Млечному Пути, в реалистичной космической среде, учитывая сложные гравитационные взаимодействия и слияния, происходившие в течение миллиардов лет.
Ключевым открытием моделирования стало то, что распределение темной материи вблизи галактического центра не является сферическим. Из-за гравитационных сил и прошлых слияний с другими галактиками ее структура искажается, принимая сплюснутую, овальную или даже коробкообразную форму. Эта смоделированная форма оказалась поразительно похожа на структуру звездного балджа в центре нашей галактики.
Это открытие имеет решающее значение, поскольку новая, сплюснутая форма гало темной материи идеально совпадает с наблюдаемой формой таинственного гамма-сигнала. Таким образом, главное возражение против теории аннигиляции темной материи было снято, что вновь делает ее основным кандидатом на объяснение загадочного свечения.
Несмотря на прорыв, окончательная точка в споре еще не поставлена. Чтобы отличить излучение от аннигиляции темной материи от излучения пульсаров, необходимы более четкие наблюдения с помощью телескопов нового поколения.
Если будущие наблюдения покажут, что гамма-свечение состоит из множества крошечных, точечных источников, это подтвердит теорию о пульсарах. Если же излучение останется гладким и диффузным даже при более высоком разрешении, это станет весомым доказательством в пользу сценария с темной материей.
Для решения этой задачи ученые возлагают надежды на будущие обсерватории, такие как Square Kilometre Array (SKA) и Cherenkov Telescope Array (CTA). Параллельно с этим исследователи будут совершенствовать теоретические модели и искать подтверждения своим теориям в других местах, например, в центральных областях близлежащих карликовых галактик.
Изображение носит иллюстративный характер
Первая гипотеза предполагала, что источником гамма-лучей является аннигиляция темной материи. Согласно этой модели, невидимые частицы темной материи сталкиваются и уничтожают друг друга, преобразуя часть своей массы во вспышки высокоэнергетического излучения. Однако эта теория быстро утратила популярность из-за одного ключевого несоответствия: наблюдаемая сплюснутая форма сигнала не совпадала с общепринятым предположением о том, что гало темной материи имеет сферическую форму.
В результате основной стала вторая теория. Она гласит, что гамма-лучи исходят от большой популяции миллисекундных пульсаров — древних, быстро вращающихся нейтронных звезд. Эта гипотеза лучше соответствовала наблюдениям, поскольку не имела проблемы с несоответствием форм, и долгое время считалась наиболее вероятным объяснением.
Ситуация кардинально изменилась после публикации исследования 16 октября в журнале Physical Review Letters. Ведущий исследователь Мооритс Михкель Муру из Института астрофизики Лейбница в Потсдаме (Германия) и Университета Тарту (Эстония) представил новые данные, способные разрешить давний спор.
Исследовательская группа использовала набор компьютерных симуляций высокого разрешения под названием HESTIA. Эти симуляции воссоздают галактики, подобные Млечному Пути, в реалистичной космической среде, учитывая сложные гравитационные взаимодействия и слияния, происходившие в течение миллиардов лет.
Ключевым открытием моделирования стало то, что распределение темной материи вблизи галактического центра не является сферическим. Из-за гравитационных сил и прошлых слияний с другими галактиками ее структура искажается, принимая сплюснутую, овальную или даже коробкообразную форму. Эта смоделированная форма оказалась поразительно похожа на структуру звездного балджа в центре нашей галактики.
Это открытие имеет решающее значение, поскольку новая, сплюснутая форма гало темной материи идеально совпадает с наблюдаемой формой таинственного гамма-сигнала. Таким образом, главное возражение против теории аннигиляции темной материи было снято, что вновь делает ее основным кандидатом на объяснение загадочного свечения.
Несмотря на прорыв, окончательная точка в споре еще не поставлена. Чтобы отличить излучение от аннигиляции темной материи от излучения пульсаров, необходимы более четкие наблюдения с помощью телескопов нового поколения.
Если будущие наблюдения покажут, что гамма-свечение состоит из множества крошечных, точечных источников, это подтвердит теорию о пульсарах. Если же излучение останется гладким и диффузным даже при более высоком разрешении, это станет весомым доказательством в пользу сценария с темной материей.
Для решения этой задачи ученые возлагают надежды на будущие обсерватории, такие как Square Kilometre Array (SKA) и Cherenkov Telescope Array (CTA). Параллельно с этим исследователи будут совершенствовать теоретические модели и искать подтверждения своим теориям в других местах, например, в центральных областях близлежащих карликовых галактик.
