Сигнал от тъмна материя в нашата галактика
Мисия: Fermi Gamma-ray Space Telescope

---

Увеличаване В ляво е карта на гама-лъчите с енергии между 1 и 3,16 GeV идващи от галактическия център. Видните пулсари са етикетирани. Премахването на всички известни източници на гама-лъчи (вдясно) показва излишък от емисии, които могат да възникнат от анихилацията на частиците тъмна материя. Image Credit: T. Linden, Univ. of Chicago

Едно ново проучване в гама-лъчева светлина предизвиква най-силния намек до момента, че някои от тези емисии могат да възникнат от тъмната материя - непозната субстанция, съставляваща по-голямата част на масата на вселената. Изследването на публично достъпните данни от "Ферми", от няколко независими учени, са съставили няколко нови карти, показващи, че центърът на галактиката произвежда по-високо енергийни гама лъчи, отколкото могат да бъдат произведени от известните източници. Този излишък на емисии също е в съответствие с някои форми на тъмната материя.

Новите карти отхвърлят по-конвенционални обяснения, като например наличието на неоткрити пулсари или сблъсъци на космически лъчи с газови облаци. Сигналът не може да се обясни с тези алтернативи и той е в непосредствено съгласие с предсказанията на много прости модели от тъмна материя.

Галактичният център изобилства с гама-лъчеви източници. Там съществуват изобилие от взаимодействащи си бинарни системи от пулсари, останки от свръхнови и безкрайни рояци от частици сблъскващи се с междузвездния газ. Но там също, астрономите очакват да открият най-високата плътност на тъмната материя, която засяга нормалната материя само чрез своята гравитация.

Никой не знае истинската природа на тъмната материя. Но учените предполагат че тя се състои от слабо взаимодействащи си хипотетични частици "WIMP", които представляват водещ клас сред кандидатите. Тези частици, понякога могат взаимно да се унищожават или да взаимодействат, резултатът от което е производството на гама-лъч - най-енергичната форма на светлината, при което диапазона на енергиите е в рамките на възможностите на детектора "Large Area Telescope (LAT) на Ферми.

Астрономите внимателно са изключили всички известни гама-лъчеви източници наблюдавани в центъра на галактиката и са изследвали това, което остава. Този излишък е най-виден в енергиите между 1 и 3 милиарда електрон волта (GeV) и неговите източници са разположени в един регион, отстоящ на около 5 000 светлинни години от центъра на галактиката.

Заключението е, че частици от тъмна материя са с маси между 31 и 40 GeV, които анихилират, което осигурява нужната енергия. В подкрепа на тази теория, източниците са групирани в забележителна симетрия около центъра на галактиката, както и цялостната им яркост. Според учените, тази структура трудно се подава на алтернативни обяснения, въпреки че са приемливи и други модели, които не включват тъмна материя.

Тъмна материя с подобна маса обаче, може да се засича директно от "Големия Адронен Колайдер" (LHC). Това е доста обнадеждаващо, защото може би вече разполагаме с инструмент, който може да засече тези частици и бъдещите изследвания ще докажат или отхвърлят тяхното съществуване. До този случай се е стигнало чрез метода на елиминирането, който се е доказал че произвежда впечатляващи резултати. Повечето от нещата които не работят се оказват мистерия, а когато става въпрос за астрофизика, почти винаги се стига до тъмна материя.

Заради голямото количество тъмна материя около центъра на галактиката, очакванията са, че тя трябва да произведе сравнително силен сигнал, но той ще бъде смутен от многото други източници на гама-лъчи, което значително усложнява засичането. Но този проблем може да се атакува и по други начини. В галактиките-джуджета, които са в близост до Млечния път липсват другите видове гама-лъчеви излъчватели и те съдържат големи количества от тъмна материя спрямо техния размер. Но заради големите разстояния сигналът се губи, заради което са нужни много години наблюдения, за да се установи сигурна детекция.

През последните четири години, екипът на LAT е изследвал и галактиките-джуджета търсейки светлината от тъмната материя. Получените резултати са установили строги ограничения върху масовите диапазони и ставките за взаимодействия на WIMP, дори са премахнали някои модели. Но и тук има успех, в най-новите резултати, екипът на Ферми е открил малък, но провокативен гама-лъчев излишък. Учените казват, че съществува вероятността това да е само колебание в гама-лъчевия фон. За да се потвърди това или сигналът да укрепне са необходими допълнителни години на наблюдения от Ферми и още много специализирани наземни обсерватории.

---

• ТъмнаМатерия

• 2498
• 0
• Apr 8, 2014

---

Коментар