Загадка Темной Материи: Новые Открытия о Формах и источниках Гамма-Излучения
Темная материя в центре нашей галактики имеет «сплюснутую» форму, а не шарообразную, как считалось ранее, reveal новые симуляции. Это открытие может указывать на происхождение загадочного высокоэнергетического свечения, которое озадачивало астрономов на протяжении более десяти лет, хотя необходимость в дополнительных исследованиях остается, чтобы исключить другие теории.
«Когда космический телескоп Ферми нацелился на галактический центр, он зафиксировал слишком много гамма-лучей», — сказал Муру, исследователь Лейбниц Института астрофизики Потсдама в Германии и Тартуского университета в Эстонии, в электронном сообщении Live Science. «Существуют различные теории, которые конкурируют за объяснение того, что может вызывать это избыток, но у нас еще нет окончательного ответа».
В ранние времена ученые предположили, что свечение может быть результатом столкновений и аннигиляции частиц темной материи. Тем не менее, форма сигнала не соответствовала предполагаемым шарообразным оболочкам, характерным для большинства моделей темной материи. Это несоответствие заставило многих ученых отдать предпочтение альтернативным теориям, предполагающим взаимодействие миллисекундных пульсаров — древних нейтронных звезд, вращающихся быстро и излучающих гамма-лучи.
Недавнее исследование, опубликованное 16 октября в журнале Physical Review Letters и возглавляемое Муру, ставит под сомнение давнюю гипотезу о форме темной материи. Используя продвинутые симуляции Млечного Пути, Муру и его коллеги обнаружили, что темная материя вблизи галактического центра не является идеально круглой, а имеет сплюснутую форму — подобно наблюдаемому сигналу гамма-излучения.
Среди предложенных источников гамма-излучения также рассматривается наличие темной материи — невидимого вещества, которое составляет большую часть массы вселенной. Некоторые модели предполагают, что частицы темной материи могут случайно сталкиваться, преобразуя часть своей массы в всплески гамма-лучей.
«У нас недостаточно прямых измерений темной материи, чтобы многое о ней узнать», — отметил Муру. «Одна из теорий предполагает, что частицы темной материи могут взаимодействовать друг с другом и аннигилировать. Когда две частицы сталкиваются, они выделяют энергию в виде высокоэнергетического излучения».
Однако эта теория утратила популярность, когда сплюснутая, дискообразная форма гамма-лучей не совпала с предполагаемой формой оболочек темной материи, которые считались сферическими.
Муру и его коллеги решили пересмотреть основное допущение о том, что темная материя в внутренней галактике должна быть сферической. Используя компьютерные симуляции высокой разрешающей способности, команда изучила, как темная материя ведет себя вблизи галактического центра. Они установили, что прошлые слияния и гравитационные взаимодействия могут искажать распределение темной материи, сплющивая ее до овальной или коробчатой формы — как гало звезд в центре нашей галактики.
«Наш самый важный результат заключался в том, что одна из причин, по которой интерпретация с темной материей не пользовалась популярностью, исходила из простого допущения», — отметил Муру. «Мы выяснили, что темная материя вблизи центра не сферическая — она сплюснутая. Это позволяет нам на шаг приблизиться к раскрытию того, чем на самом деле является темная материя, используя подсказки из сердца нашей галактики».
Эта пересмотренная картина означает, что ожидаемая картина гамма-лучей от аннигиляции темной материи может выглядеть очень похоже на то, что наблюдают астрономы. Другими словами, объяснение с темной материей могло быть недооценено просто потому, что ученые использовали неправильную форму.
Хотя новые находки усиливают аргументы в пользу темной материи как источника гамма-излучения, они не закрывают дебаты. Чтобы отличить темную материю от пульсаров, астрономам нужны более четкие наблюдения. «Ясным показателем звездного объяснения стало бы открытие достаточного количества пульсаров, чтобы объяснить гамма-свечения», — сказал Муру. «Новые телескопы с высоким разрешением уже строятся, что может помочь решить этот вопрос».
Если предстоящие инструменты, такие как Синдикатный квадратный километр (SKA) и массив телескопов Черенкова (CTA), обнаружат много точечных источников в галактическом центре, это будет указывать на объяснение с пульсарами. Если же радиация останется гладкой и рассеянной, это поддержит сценарий с темной материей.
«Идеальным доказательством существования темной материи стал бы сигнал, который точно соответствует теоретическим предсказаниям», — отметил Муру, добавляя, что такая проверка потребует улучшения моделирования и лучших телескопов. «Даже до следующего поколения наблюдений наши модели и предсказания постоянно улучшаются. Одна из будущих перспектив — искать другие места для проверки наших теорий, такие как центральные регионы ближайших карликовых галактик».
Загадка гамма-излучения сохраняется более десяти лет, и каждое новое исследование добавляет кусочек к пазлу. Независимо от того, исходит ли сияние от темной материи, пульсаров или чего-то совершенно неожиданного, результаты Муру подчеркивают, что структура галактики сама может хранить жизненно важные подсказки. Ребрендинг нашего понимания темного ядра Млечного Пути приближает ученых к ответу на один из самых глубоких вопросов в современной астрофизике — что такое темная материя на самом деле.
