Спустя почти столетие поисков астрономы, возможно, получили первые прямые свидетельства существования темной материи — таинственной невидимой субстанции, составляющей большую часть массы Вселенной. Это открытие, сделанное с помощью космического телескопа NASA "Ферми", может стать историческим прорывом, позволившим наконец "увидеть" то, что до сих пор удавалось изучать лишь по его гравитационному влиянию на галактики.
Темная материя не испускает, не поглощает и не отражает свет, что делает ее невидимой для обычных телескопов. С 1930-х годов ученые знали о ее существовании лишь косвенно, наблюдая, как ее гравитация удерживает вместе быстро вращающиеся галактики. Согласно ведущей гипотезе, эта материя состоит из так называемых вимпов — слабовзаимодействующих массивных частиц, которые крайне редко сталкиваются с обычным веществом. Однако наука рассматривает и другие гипотетические кандидаты на эту роль, такие как легкие аксионы, стерильные нейтрино, массивные компактные объекты (MACHO), темные фотоны и гравитино из теорий суперсимметрии.
Теория предсказывает, что когда два вимпа все же сталкиваются, они аннигилируют, выделяя энергию в форме гамма-лучей — фотонов чрезвычайно высокой энергии. Именно на поиск этого специфического сигнала и были направлены усилия профессора Томонори Тотани из Токийского университета. Он проанализировал новые данные телескопа "Ферми", сфокусировавшись на центре нашей Галактики Млечный Путь. Эта область считается особенно богатой темной материей, так как, согласно космологическим моделям, темная материя образует сферическое гало вокруг галактик с наибольшей плотностью в центре из-за гравитационного притяжения. Это подтверждается наблюдениями за орбитами звезд, которые движутся быстрее, чем можно было бы ожидать, учитывая только гравитацию видимой материи.
В результате ученый обнаружил гало гамма-излучения с энергией 20 гигаэлектронвольт, исходящее из центра Млечного Пути. Форма и пространственное распределение этого излучения в точности соответствуют тому, что ожидалось бы от аннигиляции частиц темной материи. Более того, энергетический спектр этих гамма-лучей совпадает с модельными предсказаниями для вимпов, масса которых примерно в 500 раз превышает массу протона.
Если интерпретация Тотани верна, это будет первое в истории прямое "наблюдение" темной материи. Это открытие означало бы, что темная материя является новой элементарной частицей, не входящей в современную Стандартную модель физики, что знаменует собой революцию как в астрономии, так и в фундаментальной физике. Сам профессор называет полученные данные "сильным кандидатом" на долгожданное свидетельство.
Однако, как подчеркивает Тотани, для окончательного подтверждения необходима независимая проверка его анализа другими научными группами. Ключевым следующим шагом станет поиск аналогичного сигнала гамма-излучения в других областях, предположительно богатых темной материей, например, в карликовых галактиках-спутниках Млечного Пути. Такое подтверждение из независимого источника станет неопровержимым доказательством природы открытого излучения.
Источник: Scientists may have found dark matter after 100 years of searching