Темная материя — одна из самых загадочных субстанций космоса. Несмотря на то, что она составляет около 27 процентов массы Вселенной, ни один телескоп не способен увидеть её напрямую. Она не излучает, не отражает и не поглощает свет, а потому остаётся невидимой для всех известных средств наблюдения. Учёные на протяжении десятилетий пытаются понять её природу, исследуя лишь косвенные следы — гравитационные эффекты, которые она оказывает на звёзды и галактики.
Недавнее исследование, проведённое учёными из Университета Джонса Хопкинса и Института астрофизики имени Лейбница, приблизило нас к разгадке этой тайны. С помощью данных космического телескопа NASA «Ферми» они обнаружили, что гамма-излучение, исходящее из центра Млечного Пути, может быть результатом столкновения частиц тёмной материи. Этот неожиданный результат стал одним из самых убедительных косвенных доказательств существования неуловимой субстанции, о которой физики мечтали узнать больше с середины XX века.
Тёмная материя превосходит по массе всю видимую материю примерно в шесть раз. Она формирует гигантские гравитационные каркасы, на которых строятся галактики и звёздные скопления. Без неё звёзды просто не смогли бы удерживаться в своих орбитах. Однако все попытки зафиксировать её частицы напрямую пока безуспешны. Тем не менее, учёные могут наблюдать эффекты, возникающие при взаимодействии гипотетических частиц тёмной материи. Одна из таких форм — аннигиляция, при которой сталкивающиеся частицы могут выделять высокоэнергетические гамма-кванты.
С 2008 года телескоп «Ферми» проводит гамма-обзор Млечного Пути, создавая подробную карту распределения излучения. При анализе данных учёные обнаружили странное свечение, исходящее из центра нашей галактики. Оно не имело очевидного источника, не совпадало с положением звёздных скоплений, газовых облаков или чёрных дыр. Для объяснения феномена были предложены две гипотезы: либо излучение создают вращающиеся нейтронные звёзды, либо оно возникает из-за столкновений частиц тёмной материи.
Чтобы проверить эти идеи, исследователи использовали суперкомпьютерное моделирование. Они построили динамическую модель формирования Млечного Пути с учётом эволюции тёмной материи. Согласно симуляциям, наша галактика зародилась из гигантского облака тёмной материи, внутри которого позже сконденсировалась обычная материя. Со временем тёмная материя стягивалась к центру, создавая плотное ядро, где вероятность столкновений частиц резко возрастала.
Когда результаты моделирования сравнили с реальными наблюдениями «Ферми», оказалось, что распределение гамма-излучения полностью соответствует предсказанным областям скопления тёмной материи. Это совпадение стало одним из сильнейших аргументов в пользу гипотезы о том, что загадочное свечение действительно может быть результатом аннигиляции тёмной материи.
Тем не менее, учёные сохраняют осторожность. Возможность того, что источником гамма-лучей являются нейтронные звёзды, всё ещё остаётся. Для окончательного подтверждения необходимы новые, более чувствительные наблюдения. В ближайшие годы на плато Парраль в Чили начнёт работу массив Черенковского телескопа — крупнейшая в мире система детекторов гамма-излучения. Её чувствительность позволит различить тончайшие различия между спектрами, создаваемыми тёмной материей и астрофизическими объектами.
Если новый телескоп обнаружит аналогичный сигнал в соседних карликовых галактиках, богатых тёмной материей, это станет решающим доказательством. Подтверждение гипотезы перевернёт наше понимание космоса, ведь тёмная материя — это своего рода невидимый фундамент Вселенной, от которого зависит её структура и судьба.
Сегодня астрономия стоит на пороге одного из крупнейших открытий в истории науки. Впервые за всё время человечество получило реальный шанс увидеть следы субстанции, которая управляет движением звёзд, формирует галактики и, возможно, скрывает ключ к разгадке происхождения самой Вселенной.
А затем «Добавить на главный экран». 