Сторожевой столетний постулат о темной материи — невидимом веществе, которое, как считается, удерживает галактики вместе — наконец-то получил современное подтверждение. Учёные сообщают о шаге к подтверждению существования этого неуловимого материала благодаря новым симуляциям. Они указывают на то, что слабый блеск в центре Млечного Пути может быть долгожданным знаком темной материи.

Мури Муру из Лейбницкого института астрофизики Потсдама в Германии, который возглавил новое исследование, отметил: «Доказать это очень трудно, но это выглядит весьма вероятным.» Темная материя, составляющая около 27% всей материи во Вселенной, остается одной из самых больших загадок космологии. Она не поглощает и не отражает свет, что делает её совершенно невидимой для телескопов. Несмотря на десятилетия экспериментов, от подземных детекторов частиц до орбитальных космических обсерваторий, учёные никогда не могли обнаружить её напрямую. Однако новые компьютерные симуляции команды Муру могут приблизить нас к разгадке этой тайны.

Исследование показало, что темная материя вблизи центра Млечного Пути может не образовывать идеальную сферу, как считали учёные. Вместо этого она кажется сплюснутой и почти яйцеобразной, что соответствует наблюдаемому паттерну загадочных гамма-лучей, зарегистрированных при помощи гамма-телескопа Ферми.

Результаты исследовали, как прежде в 2008 году, когда Ферми впервые поймал обширный, смутный свет высокоэнергетической области вблизи галактического ядра, простирающегося на 7,000 световых лет. Этот сигнал был значительно ярче, чем могли объяснить существующие модели.

Некоторые учёные выдвинули гипотезу, что эти лучи могли быть побочным продуктом столкновения и аннигиляции невидимых частиц темной материи, известных как WIMPs (слабовзаимодействующие массивные частицы). Другие считали, что они исходят от быстро вращающихся остатков звезд — миллисекундных пульсаров, которые излучают пучки радиации как космические маяки.

Гипотеза о пульсарах казалась логичной, поскольку гамма-лучевой блеск выглядел сплюснутым и выпуклым, схожим с заполненной звездами центральной областью Млечного Пути. Если бы темная материя была источником данного света, учёные ожидали бы более гладкий и круглый паттерн.

Решив проверить обе гипотезы, Муру и его команда использовали мощные суперкомпьютеры для воссоздания формирования Млечного Пути, включая миллиарды лет жестоких столкновений и слияний с меньшими галактиками. Они обнаружили, что эти насильственные события оставили глубокие «отпечатки» на структуре распределения темной материи в галактическом ядре.

С учётом этой сложной истории, симулированная темная материя больше не выглядит сферически. Вместо этого она принимает сплюснутую форму, напоминающую форму гамма-излучения, зарегистрированного Ферми. «Мы показываем, что темная материя тоже имеет эту сплюснутую форму,» — сказал Муру. «Она лучше соответствует избытку [гамма-лучей], чем ожидалось ранее.»

Это открытие предполагает, что темная материя все ещё может быть серьёзным кандидатом на роль объяснения таинственного света Млечного Пути. Тем не менее, это не исключает полностью пульсары. В собственных выводах команда записала, что обе возможности теперь «по сути неразличимы».

Если избыток действительно возникает в результате столкновений темной материи, это станет первым косвенным доказательством существования WIMPs, ведущего кандидата на роль темной материи. Окончательные ответы могут прийти к концу 2020-х годов, когда Обсерватория массива Черенкова начнет наблюдать небо с помощью своих двойных установок в Чили и Испании. Ученые уверены, что темная материя существует, и их поиски остаются одной из самых захватывающих и в то же время расстраивающих задач в современной физике.