Астрономи зафіксували гало-сигнал гамма-променів, що може свідчити про анігіляцію темної матерії

Науковці-астрономи повідомили про виявлення чіткої, схожої на гало, структури гамма-випромінювання, що оточує нашу галактику Чумацький Шлях. Це відкриття з великою ймовірністю вказує на анігіляцію слабко взаємодіючих масивних частинок (WIMP), які є одним із провідних кандидатів на роль складових темної матерії. Аналіз, який очолив професор Томонорі Тотані з Токійського університету, базувався на ретельному опрацюванні 15-річного масиву даних, зібраного космічним телескопом НАСА Фермі у період з 2008 по 2023 рік. Зафіксований сигнал демонструє виражений енергетичний пік точно на позначці 20 гігаелектронвольт (ГеВ) – характеристика, що надзвичайно точно відповідає теоретичним прогнозам щодо гамма-випромінювання, яке виникає внаслідок анігіляції WIMP.

Важливість цього потенційного спостереження значно зростає завдяки виміряній інтенсивності та розташуванню сигналу. Повідомляється, що надлишок гамма-променів у галактичному гало є у десять разів потужнішим, ніж раніше зафіксований надлишок поблизу Галактичного Центру. Темна матерія, яка, за оцінками, становить приблизно 84% усієї матерії у Всесвіті, залишається невидимою для звичайних методів детектування, оскільки її частинки не взаємодіють електромагнітно. Таким чином, ця гамма-сигнатура може стати першим прямим свідченням існування цього невловного компонента.

Професор Тотані припускає, що якщо така інтерпретація підтвердиться, це буде першим випадком, коли людство зможе «побачити» темну матерію. Це, своєю чергою, означатиме існування елементарної частинки, яка знаходиться за межами чинної Стандартної моделі фізики частинок. Очікувана маса цих WIMP становить приблизно 500 мас протона, що цілком узгоджується з теоретичними очікуваннями науковців.

Наукова спільнота наразі займає позицію обережного скептицизму. Це пов'язано з неминучою складністю виокремлення подібних сигналів із надзвичайно складного фонового астрофізичного шуму. Професор Джо Сілк з Університету Джонса Гопкінса зауважив, що це випромінювання цілком може мати походження від незрозумілого астрофізичного процесу, можливо, пов'язаного з так званими «бульбашками Фермі», які утворилися внаслідок минулої активності надмасивної чорної діри в центрі нашої галактики. Доктор Муртс Муру з Лейбніцкого інституту астрофізики висловив кваліфіковану підтримку, відзначивши, що відомі зоряні об'єкти зазвичай не випромінюють на таких високих енергіях, хоча й підкреслив, що це відкриття ще не є остаточним доказом.

Новий сигнал суттєво відрізняється від надлишку гамма-променів, вперше зафіксованого біля Галактичного Центру ще у 2009 році, який сам по собі досі залишається нерозв'язаною аномалією. Дослідження, опубліковане у «Журналі космології та астрочастинкової фізики», вимагало скрупульозного моделювання та віднімання відомих джерел, включаючи космічні промені та взаємодії міжзоряного газу, задля ізоляції залишкового компонента гало.

Першочерговим завданням є незалежна верифікація цього відкриття. Тепер дослідники планують зосередитися на пошуку ідентичного 20-ГеВ підпису в інших регіонах, де концентрація темної матерії висока, наприклад, у карликових галактиках Чумацького Шляху. Ці середовища пропонують «чистіший» фон для перевірки гіпотези анігіляції WIMP. Очікується, що майбутні можливості спостереження, зокрема, Телескоп Черанковської маси (CTA), відіграють вирішальну роль у підтвердженні, оскільки CTA має забезпечити безпрецедентну енергетичну роздільну здатність та чутливість у спектрі високоенергетичних гамма-променів, потенційно покращуючи межі детектування темної матерії на порядок у багато-ТеВ діапазоні.