Уже много лет разгадка природы тёмной материи является одной из главных задач фундаментальной физики. Эта субстанция не излучает и не поглощает свет, а также не взаимодействует с электромагнитным излучением, поэтому её невозможно наблюдать напрямую. В то же время по расчётам учёных во Вселенной тёмной материи в пять раз больше, чем обычной видимой.
В то время как одни исследователи пытаются поймать невидимые частицы на Земле, другие ищут их следы за пределами Солнечной системы. И если первые пока только разрабатывают сложные детекторы и проводят эксперименты в Большом адронном коллайдере (LCH), вторые добились определённых успехов.
Последняя работа американских астрономов стала ещё одним шагом на пути к пониманию природы и свойств тёмной материи. Учёные использовали космический телескоп Ферми (GLAST), чтобы составить карту распределения гамма-лучей в ядре нашей галактики. Анализ показал мощное избыточное излучение, которое нельзя объяснить обычными источниками, такими как остатки сверхновых и наличием сверхплотных быстровращающихся пульсаров. Авторы двух статей, опубликованных в издании Physical Review D (1 и 2), считают, что гамма-излучение может появляться в результате столкновения и аннигиляции частиц тёмной материи.
"Конечно тут ещё много неясного, но мы получили очень интересный сигнал и, возможно, в будущем мы сможем оглянуться назад и сказать, что это был первый раз, когда мы увидели аннигиляцию тёмной материи", — отмечает в пресс-релизе NASA соавтор исследования Трейси Слэтьер (Tracy Slatyer) из Массачусетского технологического института (MIT).
Многие учёные считают, что тёмная материя состоит из слабо взаимодействующих массивных частиц, или вимпов (WIMP). Теория предполагает, что при столкновении таких частиц друг с другом некоторые их типы уничтожаются, а другие генерируют быстро распадающиеся частицы второго уровня. Оба этих процесса должны сопровождаться выбросом гамма-излучения. Именно это может быть причиной мощных выбросов, которые вырываются из ядра Млечного пути на пять тысяч световых лет.
По оценке экспертов такой поток избыточного гамма-излучения может образоваться в результате аннигиляции вимпов общей массой от 31 до 40 миллиардов электрон-вольт. На данный момент астрофизики не могут предложить альтернативного источника избыточного излучения.
"Мы действовали методом исключения, — поясняет другой соавтор работы Дуглас Финкбайнер (Douglas Finkbeiner) из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (CFA). — Мы составили список всех возможных источников гамма-излучения и постепенно отбрасывали те, которые не работают в данном случае. В результате осталась только тёмная материя".
Учёные надеются, что результаты их исследования будут полезны при изучении свойств тёмной материи на Земле, в том числе и в Большом адронном коллайдере.
