Возможно, ученые впервые увидели темную материю

Космический гамма-телескоп «Ферми» зафиксировал возможные первые прямые доказательства существования темной материи. По мнению астронома Томонори Тотани, ему удалось обнаружить в данных телескопа высокоэнергетические фотоны с энергией 20 гигаэлектронвольт, которые, теоретически, могут возникать только в результате столкновения гипотетических слабовзаимодействующих массивных частиц (WIMP, вимп). Вимп считается частицей-носителем темной материи. Если будет доказано существование вимпов — человечество сможет напрямую изучать темную материю. Пока все наблюдения соответствуют предсказанным теоретическим расчетам.

Вимпы были предложены в качестве кандидатов на роль холодной темной материи в конце ХХ века. Эти гипотетические частицы участвуют только в слабом и гравитационном взаимодействии, поэтому обнаружить их очень сложно. Однако если они сталкиваются и аннигилируют, то происходит выброс других частиц, в том числе, фотонов гамма-излучения. Многие годы исследователи с помощью астрономических наблюдений изучают регионы предположительного скопления темной материи, например, центр Млечного Пути, в поисках этих специфических гамма-лучей.

Изучая последние данные космического гамма-телескопа НАСА «Ферми», профессор Томонори Тотани с кафедры астрономии Токийского университета обнаружил специфические сигналы, которые, возможно, принадлежат гамма-лучам и, таким образом, доказывают существование вимпов.

«Мы обнаружили гамма-лучи с энергией фотонов 20 гигаэлектронвольт (или 20 миллиардов электронвольт, чрезвычайно большое количество энергии), распространяющиеся в виде галообразной структуры по направлению к центру галактики Млечный Путь. Форма гамма-излучения точно соответствует ожидаемой для гало темной материи», — сказал профессор Тотани.

Наблюдаемый энергетический спектр, или диапазон интенсивности гамма-излучения, соответствует излучению, предсказанному при аннигиляции гипотетических вимпов с массой примерно в 500 раз больше массы протона. Частота аннигиляции вимпов, оцененная по интенсивности гамма-излучения, также находится в пределах теоретических предсказаний.

Следует отметить, пишет Phys, что эти измерения гамма-излучения нелегко объяснить другими, более распространенными астрономическими явлениями или гамма-излучением. Если наблюдения подтвердятся, это будет означать, что человечество впервые увидело темную материю, и она оказалась новой частицей, не включенной в современную стандартную модель физики элементарных частиц.

Безусловно, это станет событием огромного значения для астрофизики.

Ученые давно подозревали, что источником избыточного гамма-излучения в центре галактик может быть аннигиляция темной материи, но пространственное распространение этих лучей не совпадало с этим предположением. Авторы недавнего исследования провели моделирование и обнаружили, что темная материя во внутренней части нашей галактики распределена не сферически, как считалось прежде, а асимметрично.