Астрономы нашли источник загадочных гамма-вспышек в центре Галактики

Загадочное гамма-излучение, исходящее из центра Галактики, порождают молодые нейтронные звезды, живущие в самой плотном регионе ядра Млечного Пути, а не распады частиц темной материи. К такому выводу пришли астрофизики, опубликовавшие статью в журнале Nature.

"На подобном расстоянии, индивидуальные потоки гамма-лучей, порождаемые этими мертвыми звездами, будут сливаться воедино и формировать равномерно распределенный сигнал, похожий на тот, который должен возникать при распаде частиц темной материи. В пользу этого говорит то, что миллисекундные пульсары, расположенные неподалеку от Земли, считаются яркими источниками гамма-лучей", — заявил Роланд Крокер из Австралийского национального университета в Канберре.

Темная материя — невидимая субстанция, о наличии которой можно судить только по ее гравитационному воздействию, она не взаимодействует с электромагнитными волнами, то есть не испускает, не поглощает и не отражает никакое излучение. На долю обычной материи приходится 4,9% массы Вселенной, на темную материю — 26,8%. Большинство физиков сегодня считает, что темная материя может состоять из тяжелых слабовзаимодействующих частиц, так называемых "вимпов".

В 2009 году, как казалось тогда ученым, недавно запущенный гамма-телескоп "Ферми" обнаружил первые следы темной материи в виде загадочного избытка гамма-излучения в центре Млечного Пути, яркость которого в высокоэнергетической части спектра заметно превышала теоретически предсказанные значения. Как предположили тогда ученые, источником этого излучения были распады сталкивающихся "вимпов".

С точки зрения астрофизики, опровергнуть эту теорию достаточно легко – для этого необходимо показать, что гамма-фотоны из центра Млечного Пути летят к нам от точечных источников света, которыми могут быть пульсары и другие компактные объекты. В противном случае, если их порождают распадающиеся частицы темной материи, "избыточное" излучение будет распределено по небу равномерно.

Крокер и его коллеги нашли первые доказательства в пользу этой теории, проанализировав снимки, которые получал телескоп "Ферми" за последние несколько лет наблюдений за центром Галактики. Ученые обработали их при помощи специальных статистических алгоритмов, способных "удалить" все неточечные источники гамма-волн, и попытались понять, что порождает все остальные его вспышки.

Для этого астрофизики создали несколько десятков компьютерных моделей ядра Галактики, в которых роль точечных источников гамма-излучения играли самые разные объекты – пульсары, черные дыры, обычные звезды и облака межзвездного газа. Комбинируя эти модели и сравнивая результаты их расчетов с реальными фотографиями с "Ферми", ученые пытались понять, какая из них ближе всего к истине.

К примеру, на гамма-фотографиях балджа, самой плотной части ядра Млечного Пути, можно увидеть своеобразный рисунок, напоминающий букву Х. Эта буква, как объясняют ученые, возникла из-за необычного распределения звезд по центральной части Галактики, причина чего пока не ясна.

Подобная же структура, как показывают расчеты австралийских астрофизиков, возникает в их моделях в том случае, если роль главного источника загадочного гамма-излучения играет не темная материя или обычные звезды, а так называемые миллисекундные пульсары, живущие как внутри балджа, так и за его пределами.

Так астрономы называют относительно молодые нейтронные звезды, прожившие не более 100 миллионов лет и обладающие огромной скоростью вращения – они совершают один оборот вокруг своей оси за несколько десятков или сотен миллисекунд. Когда на поверхность таких пульсаров падают скопления материи, возникают мощные вспышки гамма-излучения и других электромагнитных волн.

Раньше астрономы считали, что такие светила не могут присутствовать в большом количестве в центре Галактики из-за почтенного возраста большинства его звезд, однако расчеты Крокера и его команды говорят об обратном. Как надеются ученые, дальнейшие наблюдения за галактическим "крестом" и отдельными пульсарами внутри него помогут нам понять, как они возникли или что заставило пожилые пульсары заново "раскрутиться".