В центре нашей Галактики есть странное свечение, но что его вызывает невозможно объяснить

Центр Млечного Пути светится. Да, там есть большая черная дыра, и это очень энергичная область, но есть дополнительное высокоэнергетическое гамма-излучение, выходящее за рамки той активности, о которой мы знаем, и его возникновение еще предстоит объяснить.

Это свечение называется избытком энергии в центре Галактики, астрономы пытались выяснить причину его возникновения в течение многих лет. Одно из горячо обсуждаемых объяснений заключается в том, что свечение теоретически может быть вызвано аннигиляцией темной материи, но новое исследование опровергает это утверждение.

В серии исчерпывающих моделей, которые включают последние разработки по моделированию галактического балджа и других источников гамма-излучения в центре Галактики, группа астрофизиков исключила аннигиляцию темной материи как источник свечения.

Свечение в центре Млечного Пути впервые было замечено чуть более десяти лет назад, когда космический гамма-телескоп Ферми начал обследование региона. Гамма-лучи — это электромагнитные волны с самой высокой энергией во Вселенной, они производятся наиболее интенсивными объектами, такими как миллисекундные пульсары, нейтронные звезды, сталкивающиеся нейтронные звезды, черные дыры и сверхновые.

Проблема заключалась в том, что когда пришло время проанализировать наблюдения Ферми, после исключения всех известных источников гамма-излучения астрономы увидели гамма-свечение в сердце Млечного Пути, которое невозможно было объяснить.

В космосе, когда вы находите что-то, что нельзя объяснить, имеет смысл попытаться сопоставить это с другими вещами, которые невозможно объяснить, например, с темной материей.

Мы можем обнаружить темную материю косвенно, потому что космические объекты движутся не так, как должны были бы, если бы эффект оказывал только видимая материя, но мы не знаем, что это на самом деле.

Однако, хотя мы не можем обнаружить темную материю напрямую, возможно, она производит излучение, которое мы видим.

Если бы гипотетические частицы темной материи, называемые «слабо взаимодействующими массивными частицами», столкнулись бы друг с другом, то они должны аннигилировать друг с другом, взорвавшись ливнем других частиц, включая гамма-фотоны. Такие столкновения были выдвинуты как потенциальный механизм возникновения свечения.

Однако в нескольких исследованиях не было обнаружено никаких доказательств подобных столкновений, но авторы говорят, что новое исследование — шаг вперед.

За три года команда разработала широкий спектр сценариев моделирования гамма-излучения для галактического центра и группы звезд, сосредоточенной вокруг центра. Они включали все источники, к которым они могли добраться — звездообразование, пузырьки Ферми, взаимодействие космических лучей с молекулярным газом, нейтронные звезды и миллисекундные пульсары.

Ученые обнаружили, между всеми этими источниками гамма-излучения, «нет значительного превышения светимости, которое можно отнести к аннигиляции темной материи», пишут исследователи в своей статье.

Предыдущие исследования показали, что распределение гамма-лучей в центре Галактики также несовместимо с аннигиляцией темной материи. Если бы свечение создавалось частицами темной материи, распределение было бы плавным, но вместо этого гамма-фотоны распределялись сгустками, как и следовало ожидать от точечных источников, таких как звезды.

Распределение звезд в балдже, согласно новому исследованию, также несовместимо с наличием дополнительной темной материи.

Это не значит, что темная материя в центре нашей Галактики не может быть гипотетического, массивного, слабо интерактивного типа. Команда отмечает, что их результаты указывают на астрофизическое происхождение свчения.

«Многочисленные доказательства наличия темной материи в галактике надежны и не зависят от нашей работы. Это означает, что нам просто нужно нестандартно мыслить, чтобы найти объяснение».

Исследование опубликовано в Physical Review D.

Источники: Фото: (NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration)