В центре нашей Галактики, Млечного Пути, наблюдается загадочное избыточное гамма-излучение, происхождение которого долгие годы оставалось предметом научных споров. Новое исследование, проведённое международной группой астрофизиков из Потсдамского астрофизического института имени Лейбница (AIP), Еврейского университета в Иерусалиме и Университета Джонса Хопкинса в США, показало, что источником этого излучения может быть аннигиляция тёмной материи. Учёные провели высокоточные симуляции формирования галактик, аналогичных Млечному Пути, и получили результаты, которые радикально меняют представления о внутренней структуре нашей Галактики.
Оказалось, что распределение тёмной материи не является сферическим, как считалось ранее, а имеет форму слегка сплющенного и асимметричного эллипсоида. Такое строение может объяснить наблюдаемый избыток гамма-лучей в центре Млечного Пути. В отличие от звёздного диска, где плотность вещества резко снижается с удалением от центра, гало тёмной материи проявляет более сложную структуру, что и может приводить к локальному усилению излучения.
Ранее считалось, что это гамма-излучение может быть результатом активности миллисекундных пульсаров — нейтронных звёзд, вращающихся с колоссальной скоростью. Однако пространственное распределение лучей, зафиксированных телескопом FERMI, не совпадало с типичной конфигурацией источников пульсарного происхождения. В то же время, если учесть новое, несимметричное распределение тёмной материи, расчёты показывают, что её аннигиляция может полностью объяснить наблюдаемый избыток.
Согласно данным моделирования, тёмная материя в центре Галактики не распространяется равномерно наружу, а концентрируется в структурах, схожих с расположением звёздных массивов. Это означает, что процессы взаимодействия и аннигиляции частиц тёмной материи могут происходить в областях с высокой плотностью вещества, создавая избыточное излучение, наблюдаемое в гамма-диапазоне.
Учёные смоделировали галактики, аналогичные Млечному Пути, в условиях, близких к реальному космическому окружению Земли. Результаты подтвердили, что небольшое сплющивание гало тёмной материи достаточно для воспроизведения гамма-избытка, наблюдаемого телескопом FERMI. Этот вывод усиливает аргументы в пользу гипотезы самоаннигиляции частиц тёмной материи и указывает на необходимость продолжения наблюдений в этом направлении.
В исследовании были получены следующие ключевые выводы: форма гало Млечного Пути сплющенная, а не сферическая; асимметричное распределение плотности тёмной материи согласуется с наблюдаемым избыточным гамма-излучением; аннигиляция частиц тёмной материи может быть доминирующим источником гамма-лучей в центре Галактики.
По мнению авторов работы, новые результаты подчеркивают, что классические модели симметричного распределения тёмной материи требуют пересмотра. Актуальные данные показывают, что внутренняя динамика Млечного Пути гораздо сложнее и тесно связана с процессами взаимодействия частиц на субатомном уровне.
Особое значение исследование имеет для поиска частиц тёмной материи. Если избыток гамма-излучения действительно вызван их аннигиляцией, это означает, что астрономические наблюдения могут стать одним из ключевых инструментов в прямом обнаружении тёмной материи.
Моделирование также помогает уточнить границы между различными источниками космического излучения. Например, оно позволяет отделить вклад тёмной материи от пульсарной активности и фонового излучения, что существенно повышает точность интерпретации данных наблюдений.
Эти результаты не только приближают учёных к разгадке природы тёмной материи, но и открывают новые возможности для будущих миссий и наблюдательных программ. Использование более точных моделей распределения вещества внутри Галактики поможет создать полную картину взаимодействия тёмной материи, энергии и звёздного вещества.
Исследование стало важным шагом на пути к пониманию фундаментальных механизмов Вселенной. Теперь астрономы располагают убедительными доказательствами того, что избыток гамма-излучения в центре Млечного Пути может быть прямым следствием аннигиляции тёмной материи — одного из самых загадочных компонентов космоса.