Аналіз даних «Фермі» виявив потенційний сигнал анігіляції темної матерії

Існування темної матерії — невидимої субстанції, яку можна виявити лише завдяки її гравітаційному впливу, — залишається однією з центральних загадок сучасної космології. Професор Томонорі Тотані з Токійського університету оприлюднив результати аналізу, які можуть стати першим прямим спостережним підтвердженням цієї таємничої складової Всесвіту, що, за оцінками, становить близько 27% його маси-енергії.

Професор Тотані 26 листопада 2025 року опублікував у «Journal of Cosmology and Astroparticle Physics» результати опрацювання п’ятнадцятирічного масиву даних, зібраних космічною обсерваторією Fermi від NASA. Його дослідження виявило залишкове гамма-випромінювання, що має форму гало. Це світіння походить із центральної частини Чумацького Шляху після ретельного виключення всіх відомих джерел випромінювання. Зафіксований пік фотонної енергії на рівні 20 гігаелектронвольт (ГеВ) ідеально збігається з теоретичним спектром, передбаченим для процесу анігіляції гіпотетичних слабко взаємодіючих масивних частинок, відомих як WIMP. Ці дані дають підстави припускати, що маса таких WIMP-частинок може дорівнювати приблизно 500 масам протона.

Якщо ці результати знайдуть своє підтвердження, це означатиме, що людство вперше «побачило» темну матерію. По суті, це відкриття нової елементарної частинки, яка виходить за межі Стандартної моделі фізики. Варто згадати, що концепцію темної матерії вперше ввів у науковий обіг астроном Фріц Цвіккі ще у 1930-х роках. Він зафіксував аномалії у швидкостях обертання галактик у скупченні Кома, де спостережуваної маси було недостатньо для гравітаційного утримання системи. Пізніше, у 1932 році, голландський астроном Ян Оорт уточнив оцінку густини темної матерії, припускаючи, що вона може складатися з тьмяних зірок або метеоритного матеріалу.

Попри потенційну вагу цих відкриттів, наукова спільнота закликає зберігати поміркованість. Експерти вказують на надзвичайну складність повного виключення всіх інших астрофізичних джерел у таких щільних регіонах, як ядро Галактики. Професор Джастин Рід з Університету Суррея звернув увагу на відсутність подібних сигналів, отриманих від карликових галактик, які, як відомо, багаті на темну матерію. Професор Кінва Ву з UCL наголосила на необхідності «надзвичайних доказів» для такого серйозного твердження. Сам Тотані погоджується, що остаточне підтвердження вимагатиме виявлення гамма-променів з ідентичною спектральною сигнатурою і в інших місцях із високою концентрацією темної матерії, зокрема, у карликових галактиках.

Протягом десятиліть численні експерименти, включаючи пошуки WIMP за допомогою наземних детекторів та прискорювачів, як-от Великий адронний колайдер, не дали однозначних результатів. Водночас, експерименти з використанням ксенону, наприклад, LZ, встановили досить жорсткі обмеження для WIMP. Паралельно, проєкти, засновані на використанні благородних газів, як-от Global Argon Dark Matter Collaboration, створена у 2017 році, розробляють нові детектори для дослідження інших діапазонів мас. Нинішні результати професора Тотані являють собою критично важливий, хоча й поки що не остаточно підтверджений, потенційний переломний момент у цьому майже столітньому науковому пошуку.