Последние  новости

Происхождение гипотетических сигналов темной материи в центре Млечного Пути оказалось не таким «темным»

Таинственное свечение гамма-лучей в центре Млечного Пути, скорее всего, связано с пульсарами – невероятно плотными, быстро вращающимися ядрами древних звезд, которые были массивнее Солнца в 30 раз. К этому выводу, ставящему под сомнение предыдущую интерпретацию сигнала как потенциального признака темной материи, пришла международная команда астрофизиков в ходе анализа данных космического телескопа NASA «Fermi».

«Наше исследование показало, что нам не нужна темная материя, чтобы понять гамма-излучение нашей Галактики. Вместо нее мы обнаружили популяцию пульсаров в области вокруг центра Млечного Пути», – сказал Маттиа Ди Мауро из KIPAC.

Таинственное свечение

Темная материя – одна из самых больших тайн современной физики. Исследователи знают, что темная материя существует, потому что она преломляет свет от далеких галактик и влияет на то, как они вращаются. Большинство ученых полагает, что темная материя состоит из еще неоткрытых частиц, которые практически не взаимодействуют с обычной материей, что очень затрудняет их обнаружение.

Один из способов научного поиска позволяет рассмотреть результат жизненного цикла частиц темной материи, возникающий, когда частицы либо распадаются, либо сталкиваются и разрушают друг друга. «Широко изученные теории предсказывают, что эти процессы будут генерировать гамма-лучи. Мы ищем это излучение в областях Вселенной, которые богаты темной материей, например, в центре нашей галактики», – говорит Сет Дигель, руководитель группы «Fermi» в KIPAC.

Предыдущие исследования показали, что из галактического центра исходит большее количество гамма-лучей, чем ожидалось, что провоцирует регулярные выпуски научных статей о давно искомых частицах темной материи. Однако гамма-лучи создаются в ряде других космических процессов, которые необходимо исключить до однозначных выводов о темной материи, что непросто в связи с исключительной сложностью строения галактического центра.

Большинство гамма-лучей Млечного Пути берут начало в газе между звездами, который подсвечивается частицами, создаваемыми мощными взрывами сверхновых. Это создает диффузное гамма-излучение, распространяющееся по всей Галактике. Гамма-лучи также производятся остатками сверхновых, пульсарами, которые испускают направленные вспышки гамма-излучения подобно космическим маякам.

«Два недавних исследования, проведенных командами в США и Нидерландах, показали, что избыток гамма-излучения в галактическом центре является пятнистым, а не гладким, как ожидалось бы от сигналов темной материи. Эти результаты говорят о том, что пятна могут быть связаны с точечными источниками, которые мы не можем отдельно рассмотреть с «Large Area Telescope», потому что плотность гамма-излучения очень велика, а рассеянное свечение наиболее ярко в центре Галактики», – сказал Эрик Чарльз из KIPAC, который внес вклад в новый анализ.

Остатки древних звезд

Новое исследование выводит предыдущие анализы на следующий уровень, демонстрируя, что «пятна» сигналов гамма-лучей совпадают с пульсарами.

Учитывая, что около 70 процентов всех точечных источников в Млечном Пути являются пульсарами, они были наиболее вероятными кандидатами. Ученые использовали одно из физических свойств пульсаров, чтобы прийти к этому заключению. Пульсары имеют очень разные спектры, то есть их излучение изменяется специфическим образом с энергией испускаемых ими гамма-лучей. Используя форму этих спектров, астрономы точно смоделировали свечение галактического центра с 1000 пульсаров и без введения процессов, связанных с частицами темной материи.

В настоящее время группа планирует проведение последующих исследований с помощью радиотелескопов, чтобы определить, испускают ли идентифицированные источники серии коротких световых импульсов.

Открытия в ореоле звезд вокруг центра Галактики, самой старой части Млечного Пути, также раскрывают детали об эволюции дома нашего Солнца, так же, как древние останки рассказывают археологам историю человечества.

У изолированных пульсаров продолжительность жизни составляет около 10 миллионов лет, что намного короче возраста самых старых звезд вблизи центра Галактики. Тот факт, что мы все еще можем наблюдать гамма-лучи от идентифицированной сегодня популяции пульсаров, свидетельствует о том, что пульсары находятся в двойных системах со звездами-компаньонами, из которых они перетягивают энергию, что чрезвычайно увеличивает жизненный срок пульсаров.

Темная материя остается неуловимой

Новые результаты прибавились к другим данным, которые оспаривают интерпретацию избытка гамма-излучения как сигнатуру темной материи.

«Если бы сигнал был обусловлен темной материей, мы бы ожидали увидеть ее также в центрах других галактик. Сигнал должен быть особенно ясным в карликовых галактиках, вращающихся вокруг Млечного Пути, в которых очень мало звезд и обычно нет пульсаров, но есть много темной материи. Однако мы не видим от них сколько-нибудь существенного гамма-излучения», – объясняет Сет Дигель.

Исследователи полагают, что недавно обнаруженное сильное гамма-излучение в центре галактики Андромеды, также может быть вызвано пульсарами, а не темной материей.

Но последнее слово, возможно, не было сказано. Хотя объединенная команда «Fermi» и «Large Area Telescope» изучала большую область вокруг центра Млечного Пути, чрезвычайно высокая плотность источников в самых внутренних частях Галактики не позволяет рассмотреть отдельные источники излучения и, таким образом, не дает исключить равномерное гамма-излучение темной материи.

0
Арина Васильева
Редактор-переводчик
Комментарии
Google Plus Вконтакте Одноклассники Pinterest Instagram

© 2015-2017 Ин-Спейс. Все права защищены.
Использование всех текстовых материалов без изменений разрешается только с активной гиперссылкой на издание «Ин-Спейс». Все аудиовизуальные произведения являются собственностью своих авторов и правообладателей и используются только в образовательных и информационных целях.