Млечный Путь подаёт сигналы: зафиксировано свечение, которое не может объяснить ни одна звезда

В центре Млечного Пути вспыхнуло свечение, которое не укладывается в привычные объяснения. Его зафиксировали телескопы, и теперь учёные всё настойчивее говорят: возможно, человечество впервые видит следы взаимодействия тёмной материи — самой загадочной субстанции во Вселенной. Исследование международной команды под руководством Мууpица Муру из Института астрофизики Лейбница опубликовано в журнале Physical Review Letters (PRL) и уже вызвало широкий отклик в научном сообществе.

Что такое гамма-избыток Галактического центра

На протяжении десятилетия астрономы наблюдают необычное гамма-излучение, исходящее из центра Млечного Пути. Его называют гамма-избытком Галактического центра - слишком мощным, чтобы объяснить его обычными источниками. Ранее считалось, что свечение создают пульсары — вращающиеся нейтронные звёзды, испускающие пучки радиации. Однако последние расчёты показывают: этой гипотезы недостаточно.

По данным PRL, распределение гамма-квантов не совпадает с расположением пульсаров. Вместо точечных источников наблюдается плавная, сферическая зона свечения, характерная для скопления частиц, распределённых по гало вокруг Галактического центра. Такое распределение типично для тёмной материи, которая, хотя и невидима, гравитационно удерживает звёзды на орбитах.

Почему это открытие важно? Если излучение действительно возникает при аннигиляции — столкновении и взаимном уничтожении частиц тёмной материи, — это станет первым наблюдаемым проявлением субстанции, составляющей около 85% массы Вселенной.

Как моделировали невидимое

Чтобы проверить гипотезу, команда Мууpица Муру построила серию суперкомпьютерных моделей Млечного Пути. В них учёные варьировали форму и плотность гало тёмной материи, моделируя, как оно должно светиться в гамма-диапазоне.

Результаты оказались неожиданными: оказалось, что гало не идеально круглое, а слегка сплющено вдоль плоскости Галактики. Именно такая форма, как показали вычисления, создаёт характерное свечение, наблюдаемое телескопами. Это совпадение усиливает аргументы в пользу того, что излучение — не случайность, а физическое следствие аннигиляции.

"Мы не можем утверждать, что это окончательное доказательство, но совпадение формы и яркости слишком точное, чтобы быть случайным", — пояснил ведущий автор работы Мууpиц Муру.

Что говорит теория о поведении тёмной материи

Тёмная материя не взаимодействует со светом и обычными частицами, кроме как через гравитацию. Но при определённых условиях её частицы могут сталкиваться и аннигилировать, превращаясь в поток гамма-квантов — высокоэнергетических фотонов.

Поэтому астрономы ищут непрямые признаки - вспышки, распределения и энергетические спектры, которые могли бы соответствовать этой модели. Центр Галактики — идеальное место для наблюдения: здесь плотность тёмной материи максимальна, а значит, и вероятность столкновений выше.

А что если излучение всё же создают пульсары? Учёные не исключают, что часть свечения действительно связана с ними. Однако даже при максимальном учёте всех известных источников остаётся избыточный сигнал, который можно объяснить только дополнительным процессом — и аннигиляция остаётся наиболее вероятным кандидатом.

Новое поколение телескопов и будущие проверки

Для окончательной проверки гипотезы астрономы возлагают большие надежды на Cherenkov Telescope Array (CTA) - систему из сотен зеркальных антенн, способных фиксировать даже кратчайшие вспышки гамма-излучения.

CTA должен начать работу в ближайшие годы и обеспечит разрешение в несколько раз выше, чем нынешние телескопы Fermi-LAT. Это позволит различить, связано ли излучение с отдельными объектами (например, пульсарами) или оно действительно равномерно распределено, как при аннигиляции тёмной материи.

Можно ли будет увидеть тёмную материю напрямую? Нет, даже CTA не покажет её в буквальном смысле, но он способен зарегистрировать "отпечаток" её взаимодействий — уникальный спектр гамма-квантов. Это всё равно что услышать звук невидимого инструмента по вибрациям воздуха.

Ошибки и пересмотр прежних гипотез

Раньше попытки объяснить гамма-избыток сводились к статистическим моделям распределения пульсаров. Учёные допускали, что множество слабых источников суммарно создаёт иллюзию равномерного свечения. Но более точные наблюдения опровергли это: характер излучения оказался слишком однородным и не имел "зернистости", ожидаемой при наличии множества звёздных источников.

Ошибка заключалась в избыточной привязке к известным объектам — попытке объяснить новое через старое. Последствия этого подхода очевидны: на годы затормозились исследования тёмной материи, которая могла проявляться буквально "перед глазами". Альтернатива — признать, что природа сложнее, и моделировать галактические процессы заново, как сделали в Лейпциге.

Мини-инструкция: как учёные ищут следы тёмной материи

1. Наблюдают гамма-излучение при помощи орбитальных телескопов.

2. Сопоставляют форму свечения с распределением предполагаемой тёмной материи.

3. Исключают все известные астрофизические источники (пульсары, сверхновые, рентгеновские двойные).

4. Проверяют, согласуются ли данные с моделями аннигиляции.

От осторожности к открытиям

Авторы работы подчёркивают: окончательных доказательств пока нет. Но совпадение формы, интенсивности и распределения излучения с предсказаниями моделей тёмной материи увеличивает вероятность, что человечество стоит на пороге важнейшего открытия.

Почему астрономы проявляют такую сдержанность? Потому что в астрофизике одно наблюдение редко бывает решающим. Требуется совокупность независимых подтверждений, чтобы исключить статистические флуктуации и систематические ошибки.

Если гипотеза подтвердится, это перевернёт понимание устройства Вселенной: тёмная материя перестанет быть чисто теоретической концепцией и станет наблюдаемой физической реальностью.

Вопросы, на которые пока нет ответов

Какой именно вид частиц может аннигилировать? Возможных кандидатов десятки — от WIMP до аксионов. Пока ни одна теория не имеет решающего преимущества.

Может ли гамма-избыток быть связан с чёрной дырой в центре Галактики? Частично да, но спектр излучения отличается от типичного аккреционного.

Можно ли увидеть подобные сигналы в других галактиках? Учёные уже начали анализ данных по карликовым галактикам, где фон ниже, и такие сигналы будут заметнее.

Когда гипотеза станет фактом

Следующие годы решат судьбу этой идеи. Если CTA и другие обсерватории подтвердят, что гамма-свечение совпадает по форме и спектру с предсказаниями моделей тёмной материи, это станет первым экспериментальным доказательством её взаимодействия.

До тех пор астрономы продолжают наблюдать, моделировать и спорить — ведь речь идёт не просто о новом типе излучения, а о возможности увидеть невидимую Вселенную.