Астрономы зафиксировали гамма-ореол, который может указывать на аннигиляцию темной материи

Группа астрономов сообщила о выявлении отчетливой структуры в виде ореола гамма-излучения, окружающей нашу Галактику Млечный Путь. Этот результат с высокой долей вероятности указывает на аннигиляцию слабо взаимодействующих массивных частиц (WIMP) — одного из ведущих кандидатов на роль темной материи. Анализ, возглавляемый профессором Томонори Тотани из Токийского университета, основывался на всеобъемлющем наборе данных, собранном космическим телескопом НАСА «Ферми» за пятнадцатилетний период, с 2008 по 2023 год. Зарегистрированный сигнал демонстрирует выраженный пик энергии точно на отметке 20 гигаэлектронвольт (эВ), что в поразительной степени согласуется с теоретическими моделями, предсказывающими испускание гамма-лучей при аннигиляции WIMP.

Значимость этого потенциального открытия возрастает благодаря измеренной интенсивности и пространственному расположению сигнала. Сообщаемый избыток гамма-излучения в галактическом ореоле, по оценкам, в десять раз мощнее ранее зафиксированного избытка вблизи Галактического Центра. Темная материя, составляющая, по приблизительным подсчетам, около 84% всей материи во Вселенной, до сих пор остается необнаруженной традиционными методами, поскольку ее частицы не вступают в электромагнитное взаимодействие. Следовательно, эта гамма-сигнатура может представлять собой первое прямое свидетельство существования этого неуловимого компонента.

Профессор Тотани предполагает, что если данная интерпретация верна, то это знаменует собой первый в истории человечества «взгляд» на темную материю. Это, в свою очередь, подразумевает существование элементарной частицы, находящейся за пределами общепринятой Стандартной модели физики элементарных частиц. Оценочная масса этих WIMP составляет примерно 500 масс протона, что полностью соответствует теоретическим ожиданиям в этой области.

Научное сообщество, однако, занимает позицию осторожного скептицизма. Это связано с присущей сложностью выделения подобных сигналов из плотного и сложного астрофизического фонового шума. Профессор Джо Силк из Университета Джонса Хопкинса обратил внимание на то, что данное излучение теоретически может иметь иное, пока не объясненное астрофизическое происхождение. Возможно, оно связано с так называемыми «пузырями Ферми», образовавшимися в результате прошлой активности сверхмассивной черной дыры в центре Галактики. Доктор Мурц Муру из Лейбницкого института астрофизики выразил частичную поддержку, отметив, что известные нам звездные объекты, как правило, не излучают на столь высоких энергетических уровнях, но при этом подчеркнул, что находка пока не является неопровержимым доказательством.

Данное исследование, опубликованное в «Журнале космологии и астрочастиц», потребовало скрупулезного моделирования и вычитания известных источников помех. К таким источникам относятся космические лучи и взаимодействия межзвездного газа, что позволило изолировать остаточный компонент ореола. Крайне важно добиться независимого подтверждения этих данных. Теперь исследователи сосредоточат усилия на поиске идентичного пика на 20 эВ в других областях, где концентрация темной материи высока, например, в карликовых галактиках, окружающих Млечный Путь. Эти объекты предлагают более «чистый» фон для проверки гипотезы аннигиляции WIMP.

Ожидается, что будущие наблюдательные комплексы, в частности Черанковский телескопный массив (CTA), сыграют решающую роль в верификации. CTA способен обеспечить беспрецедентное энергетическое разрешение и чувствительность в спектре высокоэнергетических гамма-лучей. Это может поднять пределы обнаружения темной материи на порядок в много-ТэВ диапазоне, что является поистине прорывной перспективой для современной физики.