Достигнут главный прорыв в астрофизике XXI века

Впервые за почти век исследований ученые, возможно, получили прямое свидетельство существования темной материи. Астроном Томонори Тотани из Токийского университета сообщил, что телескоп NASA Fermi зафиксировал гамма-излучение, полностью соответствующее теоретическим ожиданиям от аннигиляции частиц темной материи. Если выводы подтвердятся, речь может идти о первом "наблюдении" невидимого вещества, которое составляет около 27% Вселенной.

Как передает Day.Az со ссылкой на Gazeta.ru, препринт работы опубликован на портале arXiv.

Темная материя была предложена еще в 1930-х годах швейцарским астрономом Фрицем Цвикки, который заметил, что галактики движутся быстрее, чем позволяет их видимая масса. Он предположил существование невидимого каркаса, удерживающего звездные скопления. За десятилетия наблюдений ученые видели лишь гравитационные следы этого вещества - оно не испускает и не отражает свет, а значит, укрыто от прямых наблюдений.

Одной из главных гипотез считается существование WIMP-частиц - массивных и почти не взаимодействующих с обычной материей. По теории, при столкновении две такие частицы аннигилируют и должны излучать гамма-кванты строго определенной энергии. Астрономы много лет изучали регионы с высокой концентрацией темной материи, в частности центр Млечного Пути, в надежде обнаружить эти сигналы.

Теперь исследователи получили результат, который может стать решающим. Телескоп Fermi зарегистрировал гамма-кванты с энергией около 20 гигаэлектронвольт, распределенные в форме гало вокруг центра Галактики. Как отмечает Тотани, спектр излучения практически идеально совпадает с теоретическим спектром, возникающим при аннигиляции WIMP-частиц массой примерно в 500 раз тяжелее протона. Частота таких событий, рассчитанная по данным телескопа, также укладывается в диапазон моделей, разработанных в последние годы.

По словам ученого, зафиксированное излучение трудно объяснить чем-либо еще - ни обычные процессы в ядре Галактики, ни известные астрофизические источники не дают такой спектр. Если интерпретация верна, это будет первым случаем, когда человечеству фактически удалось "увидеть" темную материю не по гравитации, а по излучению, возникающему при взаимодействии ее собственных частиц.

Тем не менее работа требует независимой проверки. Астрономы должны подтвердить, что наблюдаемые гамма-кванты действительно связаны с аннигиляцией темной материи, а не с редкими, но возможными процессами вблизи центра Млечного Пути. Существенным доказательством станет обнаружение излучения той же энергии в других областях с высокой плотностью темной материи - например, в карликовых галактиках, окружающих нашу.

Тотани рассчитывает, что накопление новых данных Fermi и других гамма-обсерваторий позволит проверить эту гипотезу в ближайшие годы. Если дополнительные наблюдения подтвердят открытие, в физике элементарных частиц начнется новая эпоха: темная материя окажется связана с ранее неизвестной частицей, не входящей в Стандартную модель. Такой результат станет одним из самых значимых прорывов в астрофизике XXI века.