Понад десять років астрофізики шукають джерело загадкового гамма-випромінювання в центрі Чумацького Шляху. Нове дослідження з використанням машинного навчання підтримало гіпотезу темної матерії й водночас поставило під сумнів версію з пульсарами.
Загадковий сигнал
Надлишок гамма-випромінювання в галактичному центрі (Galactic Center Excess) — це розмите сферичне сяйво гамма-променів, що простягається на тисячі світлових років від ядра Галактики. Його зафіксували за допомогою космічного телескопа Fermi близько п’ятнадцяти років тому.
Сигнал не вдається пояснити відомими джерелами гамма-випромінювання. Науковці розглядають два головні пояснення. Одне пов’язане з нерозрізненою сукупністю мілісекундних пульсарів, а інше передбачає анігіляцію частинок темної матерії.
Машинне навчання змінило рахунок
Команда дослідників із Віденського університету та Національної лабораторії ім. Лоуренса в Берклі навчила алгоритм на понад мільйоні змодельованих гамма-спостережень. На відміну від попередніх підходів, цей метод уперше враховував енергію окремих фотонів.
Попередні аналізи вказували на відносно яскраві точкові джерела як ймовірне пояснення надмірності. Нові результати показали протилежне: такі джерела мають бути надзвичайно тьмяними.
Пульсарів потрібно забагато
«Наш аналіз показав, що ці джерела були б настільки слабкими, що їх майже неможливо відрізнити від випромінювання, яке очікується від анігілювальної темної матерії», — зазначив Нік Родд, науковець та один з авторів дослідження.
Це ставить під серйозний сумнів пульсарну гіпотезу. Якщо джерела настільки слабкі, то для відтворення спостережуваного сигналу в центрі Чумацького Шляху мало б бути щонайменше 35 000 мілісекундних пульсарів. Попередні оцінки чисельності пульсарів у галактичному центрі зупинялися на кількасот або кількох тисячах.
Темна матерія залишається у грі
Темна матерія складає близько 85 % усієї матерії у Всесвіті, але не взаємодіє ні зі світлом, ні зі звичайною речовиною, тому залишається невидимою. До теоретичних кандидатів належать так звані слабковзаємодіючі масивні частинки (WIMP) з властивістю самоанігіляції. За щільної концентрації, характерної для галактичного ядра, такі частинки анігілювали би при зіткненнях, вивільняючи енергію у вигляді гамма-квантів.
Нове дослідження змінює умови цієї дискусії. Якщо пульсарів потрібно понад 35 000 і їхнє випромінювання практично не відрізняється від сигналу темної матерії, то вона залишається повноцінним поясненням гамма-надлишку в центрі Галактики.
Флоріан Ліст із Віденського університету сформулював підсумок точно: «Наша робота не доводить, що темна матерія відповідає за сигнал. Проте вона вказує на те, що виключати таку можливість ще зарано». Результати дослідження за авторства Флоріана Ліста, Юджина Парка, Ніколаса Л. Родда, Іви Шоен і Флоріана Вольфа опубліковані в рецензованому журналі Physical Review Letters.
За матеріалами space.com
