Новое исследование, как заявляет ее автор, представляет собой первый случай обнаружения непосредственных свидетельств существования темной материи. Астрофизик Томонори Тотани предполагает, что открытие может стать переломным моментом в продолжительных поисках этого трудноуловимого компонента Вселенной.
Около века назад ученые предположили наличие невидимой субстанции, названной темной материей, окружающей галактики и формирующей своего рода космическую сеть.
Вопрос о составе темной материи и ее реальности остается открытым, однако результаты нового исследования намекают на то, что первые прямые указания на ее существование, возможно, наконец-то обнаружены.
Необходимы дальнейшие исследования для исключения менее экзотических объяснений, но в случае подтверждения, это открытие станет важной вехой в многолетних поисках материи, составляющей, по мнению ученых, 27% космоса.
Профессор Тотани из Токийского университета отмечает, что гамма-лучи, исходящие из центра Млечного Пути, несут в себе признаки воздействия темной материи, что может стать ключом к разгадке ее природы.
Концепция темной материи впервые возникла в 1930-х годах, когда астроном Фриц Цвикки заметил аномально высокую скорость вращения далеких галактик, не соответствующую их видимой массе. Это привело к идее о существовании невидимого материала, оказывающего гравитационное воздействие на галактики.
«Если это верно, насколько мне известно, это будет означать, что человечество впервые «увидело» темную материю. Оказывается, темная материя — это новая частица, не включенная в текущую стандартную модель физики элементарных частиц. Это знаменует собой важный шаг в развитии астрономии и физики», — отметил исследователь.
С тех пор попытки обнаружить частицы темной материи оставались безуспешными, несмотря на использование наземных детекторов, космических телескопов и мощных установок, таких как Большой адронный коллайдер.
Зависимость интенсивности гамма-излучения гало от энергии фотона (точки данных). Красная и синяя линии представляют ожидаемый спектр гамма-излучения при аннигиляции WIMP-частиц с образованием пары b-кварков (b) или пары W-бозонов. Эти данные хорошо согласуются с данными. b-кварки и W-бозоны — известные элементарные частицы, входящие в стандартную модель физики элементарных частиц. Источник: Томонори Тотани, Токийский университет.
Одна из теорий предполагает, что темная материя состоит из слабо взаимодействующих массивных частиц (вимпов), превосходящих по массе протоны, но слабо взаимодействующих с обычной материей. При столкновении вимпы могут аннигилировать, высвобождая другие частицы и гамма-лучи.
Тотани проанализировал данные с космического гамма-телескопа НАСА "Ферми" и обнаружил структуру гамма-лучей, соответствующую форме гало темной материи, окружающего центр галактики.
По словам Тотани, обнаруженный сигнал соответствует прогнозируемым характеристикам гамма-излучения, испускаемого темной материей.
Если Тотани действительно обнаружил проявление темной материи, то можно сделать вывод о том, что она состоит из элементарных частиц, в 500 раз более массивных, чем протон. Однако для подтверждения необходимы дополнительные исследования, исключающие другие астрофизические процессы и фоновое излучение.
Тотани считает, что обнаружение аналогичного спектра гамма-лучей из других областей космоса, например, карликовых галактик, станет решающим аргументом. Тем не менее, профессор Джастин Рид из Университета Суррея утверждает, что отсутствие значимых сигналов из этих галактик свидетельствует против того, что Тотани наблюдал гамма-лучи, возникшие в результате аннигиляции частиц темной материи.
Профессор Кинва Ву из Калифорнийского университета призывает к осторожности: "Необходимы особенно убедительные доказательства для подтверждения столь экстраординарного заявления".
Результаты работы опубликованы в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
Изображение: карта интенсивности гамма-излучения, исключая компоненты, не относящиеся к гало, охватывающая примерно 100 градусов в направлении центра Галактики. Горизонтальная серая полоса в центральной области соответствует области галактической плоскости, которая была исключена из анализа, чтобы избежать сильного астрофизического излучения. Источник: Томонори Тотани, Токийский университет
