Мистериозното сияние в Млечния път може да е доказателство за наличието на тъмна материя

Изследователи от университета „Джонс Хопкинс“ откриват следи от тъмна материя.

Учени от университета „Джонс Хопкинс“ може би са направили значима стъпка напред в търсенето на доказателства за съществуването на тъмна материя. Мистериозното дифузно сияние от гама лъчи близо до центъра на Млечния път обърква астрономите от десетилетия. Изследователите се опитват да определят дали това сияние е резултат от сблъсъци на частици тъмна материя или от бързо въртящи се неутронни звезди.

Новото проучване, публикувано в престижното списание Physical Review Letters, показва, че и двете теории остават еднакво вероятни.

Гама светлината като възможно доказателство за тъмна материя

Ако излишната гама светлина не произхожда от умиращи звезди, това би могло да бъде първото пряко доказателство за съществуването на тъмна материя.

„Тъмната материя доминира във Вселената и държи галактиките заедно. Тя е изключително важна и ние постоянно търсим нови начини да я открием,“ обяснява професорът по физика и астрономия Джоузеф Силк от университета „Джонс Хопкинс“ и изследовател в Institut d'Astrophysique de Paris и Sorbonne University. „Гама лъчите, и особено излишната светлина, която наблюдаваме в центъра на нашата галактика, могат да бъдат първата ни следа.“

Как учените картографират тъмната материя в Млечния път

Екипът на Силк използва мощни суперкомпютри, за да създаде детайлни карти на разпределението на тъмната материя в Млечния път. За първи път в подобен тип изследвания учените включват и историята на формирането на галактиката.

Днес Млечният път е относително затворена система, без активен приток или изтичане на материал. Но в първия милиард години от своето съществуване той се е формирал чрез сливане на по-малки системи, съдържащи тъмна материя и газови облаци. Тези сливания са довели до увеличаване на сблъсъците на частици тъмна материя в центъра на галактиката.

Симулирани карти, потвърдени от данни на космическия телескоп Fermi

Когато учените включват тези по-реалистични параметри в своите модели, техните симулирани карти съвпадат с реалните наблюдения на гама лъчите, направени от космическия телескоп Fermi Gamma-ray Space Telescope.

Тези резултати се вписват в триада от доказателства, които подсказват, че излишъкът от гама лъчи в центъра на Млечния път може да бъде породен от сблъсъци на частици тъмна материя. Излъчените гама лъчи имат същите свойства и енергийни нива, каквито се наблюдават в реалните данни – макар че изследователите подчертават, че това все още не е окончателно доказателство.

Възможна алтернатива – милисекундните пулсари

Съществува и друга теория: милисекундните пулсари – стари неутронни звезди, които се въртят изключително бързо – също могат да обяснят наблюдавания модел на гама лъчите. Тяхната светлина може да имитира сигнала, приписван на тъмната материя. Въпреки това, според учените, теорията за пулсарите има несъвършенства, тъй като изисква съществуването на много повече такива обекти, отколкото реално са наблюдавани.

Cherenkov Telescope Array ще помогне в разрешаването на загадката

Отговорите може да дойдат с изграждането на новия Cherenkov Telescope Array (CTA) – най-големият в света гама-лъчев телескоп. Той ще предлага по-висока разделителна способност и ще може да регистрира високоенергийни сигнали, което ще позволи на учените да направят по-точно разграничение между двата сценария.

Изследователският екип вече планира нов експеримент, който да провери дали наблюдаваните гама лъчи имат по-висока енергия (характерна за пулсари) или по-ниска (характерна за сблъсъци на тъмна материя).

„Чист сигнал би бил неопровержимо доказателство, според мен“, коментира Силк.

Следващи стъпки: търсене на тъмна материя в джуджеви галактики

Междувременно учените ще насочат вниманието си към няколко джуджеви галактики, обикалящи около Млечния път. Те планират да създадат прогностични карти за разположението на тъмната материя там и да ги сравнят с нови данни с висока разделителна способност.

„Възможно е да видим новите данни и да потвърдим едната теория пред другата“, казва Силк. „Но може и да не открием нищо – и тогава ще се изправим пред още по-голяма загадка на Вселената.“

Източник: Phys.org