Таинственный центр нашей галактики, место обитания сверхмассивной черной дыры и источник мощнейших потоков излучения, преподносит новые сюрпризы. Возможно, именно он дал первые свидетельства существования темной материи.

Проведя собственный анализ данных, собранных орбитальным гамма-телескопом Fermi, американские физики Дэн Хупер (Dan Hooper) и Лиза Гуденаф (Lisa Goodenough) представили свидетельства тому, что крайне высокоэнергетические фотоны гамма-излучения, приходящие из центра Млечного Пути, могут быть результатом столкновения частиц темной материи.

Напомним вкратце, что темная материя, концепция которой возникла в попытке объяснить сразу два несовпадения в астрофизике. Во‑первых, несоответствие массы астрономических объектов, если вычислять ее исходя из количества видимого вещества, и по косвенным гравитационным эффектам, которые она создает. Во‑вторых, противоречие между получаемыми разными путями параметрами плотности Вселенной.

По мысли ученых, темная материя не вступает с материей обычной ни в какое взаимодействие, помимо гравитационного — и судя по оказываемым ею воздействиям, ее должно быть раз в 5 больше обычной материи. Но поскольку все прочие взаимодействия для нее как бы не существуют, она не излучает и не поглощает — и наблюдать ее напрямую невозможно. Так что до сих пор прямых и строгих свидетельств ее существованию нет, несмотря на ряд довольно сенсационных обещаний.

Сама природа темной материи остается областью, в которой можно строить лишь гипотезы. Наиболее популярная версия говорит, что темная материя состоит из тяжелых и малоподвижных субатомных частиц — эта версия известна под названием «холодной темной материи».

Предполагается, что сразу после Большого Взрыва ее тяжелые частицы двигались крайне медленно, позволяя частицам обычной материи стягиваться вокруг них, постепенно формируя облака и первые звезды, и не позволяя им просто равномерно распределиться по всему пространству. Эти массивные частицы получили название вимпов, и теория говорит, что они могут взаимно аннигилировать, испустив при этом гамма-лучи. Имеются, разумеется, и альтернативные версии — вплоть до полностью обратной, постулирующей, что темная материя состоит из частиц быстро движущихся и крайне легких, но речь сейчас именно о вимпах.

По словам Хупера, им удалось обнаружить аномальный поток фотонов гамма-излучения, необычно высокоэнергетических даже для этой жесткой части спектра. Поток этот исходит из центра Млечного Пути, из самой его сердцевины, в пределах всего 100 световых лет. Этот факт не может объяснить наличие какого-либо обычного астрономического объекта. Однако, как только ученые подключили к делу темную материю, все сошлось.

Осознавая некоторую смелость этого шага, Хупер и Гуденаф перед публикацией демонстрировали свои результаты ряду экспертов, и все они согласились с их выводами: излучение именно таково, какое можно было бы наблюдать в результате столкновения и аннигиляции тяжелых вимпов в центре галактики. Как прокомментировал астрофизик Крэг Хоган (Craig Hogan), «это самое простое и ясное объяснение… если что-то выглядит как утка, если оно крякает как утка, то это и есть утка».

А кроме того, Хупер и Гуденаф, анализируя характеристики гамма-излучения, не просто пришли к выводу о том, что создается оно именно вимпами, но и оценили их массу — примерно в 7,3−9,2 ГэВ, т. е. примерно в 8 раз тяжелее протона. Интересно, что эта цифра совпадает с данными, полученными итальянскими физиками в ходе не раз критиковавшегося эксперимента DAMA (читайте: «Темная история»).

По сообщению Fermilab / symmetry breaking