.
Дата 06.02.16

Чи причетна темна матерія до гамма-променів з центру галактик?





Дослідження двох незалежних експертних груп із США і Нідерландів показують, що спостережувані гамма-промені з центру нашої галактики, ймовірно, виходять з джерела, що не має відносини до темної матерії. Вважається, що до феномену причетні швидкообертові нейтронні зірки, які стануть головними цілями для майбутніх пошуків учених. Група Princeton/MIT і інша група експертів із Нідерландів використовували два різних методи: анти-пуассонівський метод і інтегральне вейвлет-перетворення. Обидві групи самостійно прийшли до висновку, що променеві гамма-сигнали не були викликані темною матерією.

Сплески гамма-променів з центру нашої галактики, ймовірно, не є ознакою дії темної матерії, а швидше іншим астрофізичним явищем, начебто зірками що швидко обертаються або пульсари – у відповідності з двома новими дослідженнями груп, які базуються в Прінстонському університеті і Массачусетському технологічному інституті і Нідерландах.

Попередні дослідження показали, що гамма-промені, що йдуть з щільної області простору в центрі галактики Чумацький Шлях, породжені зіткненнями невидимих частинок темної матерії. Але з використанням нових методів статистичного аналізу дві дослідницькі групи незалежно виявили, що гамма-сигнали не характерні тим, що здатна утворювати темна матерія. Обидві команди оприлюднили дані в недавньому випуску Physical Review Letters.





«Наші дослідження показують, що ми виявили свідоцтво нового нерозгаданого астрофізичного джерела гамма-променів у центрі галактики. Небосхил важко аналізувати, адже існують інші астрофізичні сигнали, які плутаються з сигналами темної матерії», – сказала Маріангела Лоісанті, доцент кафедри фізики в Прінстоні.

Причастна ли темная материя к гамма-лучам из центра галактик?

Центр галактики Чумацький Шлях, як вважають, містить темну матерію у величезній концентрації, а також щільні скупчення зірок і чорних дір. Фіксація зіткнення темної матерії у галактичному центрі стане ключем у розумінні утворення галактик.

«Знаходження прямих доказів цих зіткнень спонукає безліч суперечок, які призведуть до розуміння взаємозв’язку між темною і звичайною матерією», – сказав Бенджамін Сафді, науковий співробітник Массачусетського технологічного інституту. У 2014 році він отримав ступінь доктора філософії в Прінстоні.

Щоб визначити, чи йдуть сигнали від темної матерії та інших джерел, дослідницька група Princeton/MIT звернулася до особливих методів обробки зображень. Вони розгадали, як гамма-промені повинні виглядати, якщо ті утворюються від зіткнення гіпотетичних частинок темної матерії, відомих як слабовзаімодіючі частинки маси, або вімпи. Для аналізу, доктора Лісанті, Сафді і Самуель, колишній науковий співробітник Прінстона, який зараз працює в Broad Institute, разом з колегами Вей Сюе і Трейсі Слатьєр в Массачусетському технологічному інституті, вивчили зображення гамма-променів, захоплених телескопом НАСА Fermi Gamma-ray Space Telescope, який зайнятий пошуками і фотографуванням променів з 2008 року.

Частинки темної матерії, як вважають, становлять близько 85 відсотків від маси Всесвіту, але вони ніколи не були безпосередньо виявлені. Зіткнення двох вімпів, у відповідності із загальноприйнятою моделлю темної матерії, змушує їх знищувати один одного, виробляючи гамма-промені, які є найпотужнішою і смертоносної енергією Всесвіту.

Заряджені енергією частинки світла, або фотони, аналізуються на піксельному рівні в зображеннях, зроблених телескопом Fermi. На відміну від інших джерел, таких як зірки що обертаються, відомих як пульсари, спалахи світла відображаються у вигляді окремих яскравих пікселів.

Дослідники застосували статистичний метод аналізу зображень зібраних телескопом Fermi матеріалах і виявили, що розподіл фотонів було масивним, вказуючи на те, що гамма-промені навряд чи можуть бути викликані зіткненням частинок темної матерії.

Не відомо, що служить джерелом гамма-променів. На думку Лісанті, це можуть бути дуже старі пульсари з періодом обертання в діапазоні від 1 до 10 мілісекунд. На її думку, джерело гамма-променів можна знайти з використанням телескопів уловлювальних радіочастоти.

Дуглас Фінкбейнер, професор астрономії та фізики в Гарвардському університеті, який не був безпосередньо залучений до дослідження, сказав, що хоча висновок виключає темну матерію, він веде до іншим важливим розгадок.

«Роботу астрофізиків можна охарактеризувати спостереженням за Всесвітом, отримуючи і аналізуючи його дані. Звичайно, було б чудово не тільки знайти темну матерію, але з’ясувати принцип її роботи», – слова доктора Финкбейнера.

Згідно Крістофу Венигеру з Університету Амстердама, провідного спеціаліста в дослідженнях Нідерландської команди, знахідка темної матерії принесе багато благ, і ми знайдемо сотні і тисячі пульсарів у майбутньому десятилітті, проливши світло на історію формування Чумацького Шляху. Також аналіз темної матерії підтвердить або виключить її причетність до гамма-променів.