Группа ученых выявила природу трех ранее необъяснимых энергетических импульсов, поступающих из центральной части Млечного Пути.
Долгие годы специалисты тщетно искали причины интенсивных всплесков энергии, фиксируемых вблизи центра нашей Галактики.
Теперь исследователи уверены, что источниками указанных сигналов является особый вид тёмной материи, именуемый "возбуждённой тёмной материей".
Тёмная материя составляет около четверти массы всей Вселенной, однако она не доступна непосредственному наблюдению традиционными методами регистрации частиц. Несмотря на отсутствие взаимодействия с обычным веществом, учёные допускают её влияние на процессы, происходящие в центральных областях Галактики.
Руководитель проекта, доктор Шьям Баладжи из Лондонского королевского колледжа, поясняет:
"Когда мы рассматриваем хорошо известные астрофизические явления, такие как взрывы звезд, они не могут дать полного объяснения таким загадкам, как специфическая энергия и форма, которые мы наблюдали, исходящие из центра Млечного Пути. Теперь мы показали, как одна модель возбужденной темной материи может объяснить, по крайней мере, два – возможно, даже три – таких необъяснимых сигнала одновременно".
Центр Млечного Пути характеризуется повышенной активностью и динамическими изменениями, обусловленными действием мощнейших сил притяжения и сжатием огромных масс газа, формирующих звёзды. В непосредственной близости расположена массивная чёрная дыра Стрельца A*, масса которой примерно в четыре миллиона раз превышает массу Солнца. Из-за колоссальной гравитации и температурных условий центр Галактики становится мощным источником электромагнитного излучения, однако до сих пор некоторые особенности данного процесса оставались неясными учёным.
Так, был обнаружен необычный пик гамма-излучения на крайне узком участке спектра — так называемая эмиссионная линия 511 кэВ. Подобное распределение интенсивности излучения трудно интерпретировать исходя из общепринятых моделей поведения вещества.
Авторы публикации в журнале Astrophysical Journal Letters утверждают, что природа зарегистрированных сигналов связана именно с процессом возбуждения частиц тёмной материи: "возбужденной темной материей".
Согласно предложенной модели, столкновение частиц тёмной материи кратковременно переводит их в особое состояние с немного увеличенным уровнем энергии, после возвращения которых в обычное состояние происходит выделение дополнительной энергии в форме электрона и его партнера из антивещества, позитрона.
Позитроны формируют сигнал, регистрируемый специальными орбитальными аппаратами, такими как такими как миссия Европейского космического агентства INTEGRAL, размещёнными вне радиационного пояса Земли на орбите высотой около 60 тыс. километров.
Анализируя результаты измерений спутника INTEGRAL и сопоставляя их с теоретическими моделями распространения позитронов, авторы работы пришли к выводу, что сталкивающиеся позитроны, возникшие вследствие эффекта возбуждённой тёмной материи, способны вызвать характерные всплески гамма-излучения, которые соответствуют загадочной линии излучения с энергией 511 КэВ.
При дальнейшем изучении выяснилось, что данная гипотеза также объясняет другие странные наблюдения. Например, было установлено, что излучённые позитроны служат причиной появления ещё одного высокочастотного гамма-сигнала с энергией около 2 МэВ.
Помимо прочего, авторы считают возможным применение своей теории для описания феномена сильной ионизации в скоплении газа в области, называемой Центральной молекулярной зоной (CMZ).
Эта густонаселенная область, расположенная на расстоянии 28 000 световых лет от Земли, представляет собой огромный резервуар вращающейся материи и звезд, который содержит почти 80 процентов плотного газа галактики.
До настоящего момента традиционные механизмы, объясняющие ионизацию CMZ, не обеспечивали удовлетворительного соответствия наблюдательным данным. Учёные предполагают, что стимулирующим фактором здесь могло выступить странное поведение возбужденной темной материи.
Сотрудник группы исследователей, студент Дэймон Кливер из Лондонского королевского колледжа, комментирует:
"Если бы один механизм мог объяснить несколько давних необъяснимых наблюдений в космосе, это дало бы гораздо более четкое направление для будущих исследований. В рамках следующего поколения космических миссий мы, возможно, наконец-то сможем проверить теорию о том, стоит ли темная материя за некоторыми из самых загадочных явлений Млечного Пути, и узнать больше о самой таинственной субстанции".