Тъмната материя се крие в съседна галактика?

Наскоро открита галактика джудже, разположена недалече от Млечния път, изглежда, излъчва гама-лъчи.

В съответствие с анализ, проведен от специалисти от университета „Карнеги Мелън“, университета „Браун“ и Кеймбриджкия университет, независимо че точният източник на високоенергийното лъчение остава неопределен, напълно е възможно това да сочи, че в центъра на галактиката се крие тъмна материя.

„Нещо изпуска гама-лъчи откъм тази галактика джудже – разказва физикът Алекс Геинджър-Самет от университета „Карнеги Мелън“, водещ автор на изследването. – Тъй като галактиката няма друга причина да изпуска гама-лъчи, ние смятаме това за потенциален сигнал за наличието на тъмна материя.“

Галактиката, получила названието Ретикулум 2, била открита преди няколко седмици в хода на експеримента Dark Energy Survey. В рамките на DES астрономите наблюдават южното небе в опит да разберат ускореното разширение на Вселената.

Ретикулум 2 се намира на около 98 000 светлинни години от Земята и се явява най-близката от откритите галактики джуджета. Учените са установили гама-лъчи, идващи от галактиката, в публично достъпните данни на космическия телескоп „Ферми“ (FGST).

„Изследователите, занимаващи се с търсенето на тъмна материя, отдавна смятат гама-лъчите, излизащи от галактиките джуджета, за силни подписи – смята доцентът от катедрата по физика в университета „Браун“ Савас Коушиапас. – Сега за първи път откриваме подобно явление на практика. Но независимо от тези завладяващи предварителни резултати, предстои ни да свършим още много работа, за да потвърдим наличието на тъмна материя в Ретикулум 2.“

Никой не знае с точност какво представлява тъмната материя, но се предполага, че тя съставя около 85% от материята във Вселената. Учените знаят, че тъмната материя съществува, тъй като оказва гравитационно въздействие върху видимата материя, а също обяснява колебанията в микровълновия космически фон и не позволява на галактиките и галактичните купове да се разпадат.

„Гравитационното откриване на тъмна материя не ни дава информация за поведението на частиците тъмна материя – коментира Матю Уокър от университета „Карнеги Мелън“. – Но сега можем да осъществим негравитационно откриване, което да ни покаже как тъмната материя се държи на ниво частици.“

Водещата теория предполага, че тъмната материя се състои от вимпове – хипотетични слабовзаимодействащи масивни частици. Когато двойка вимпове се срещнат, те анихилират, изпускайки при това високоенергийни гама-лъчи.

Проблемът е в това, че такова излъчване също може да излиза и от много други източници, например от черни дупки или пулсари, така че подписът на тъмната материя не е лесно да се отличи от фоновия шум. Галактиките джуджета играят важна роля в търсенето на частици тъмна материя – потокът гама-лъчи от тях ще бъде доста „тежък“ аргумент в полза на наличието на тъмна материя там.

През последните няколко години учените доста дълго търсеха признаци на гама-лъчи в галактиките джуджета с помощта на FGST, но досега не са успели да открият убедителен сигнал. Геринджър-Самет, Коушиапас и Уокър са разработили нови методи за анализ, позволяващ да се търсят в наличните данни слаби сигнали от гама-лъчи, които може да са свързани с анихилация между частиците тъмна материя.

© V. Belokurov, S. Koposov (IoA, Cambridge)/ Y. Beletsky (Carnegie Observatorie)

Когато била открита галактиката Ретикулум 2, Геринджър-Самет изучил гама-лъчите, идващи от галактиката джудже, а също гама-лъчи, изпускани от съседни области на небето, за да разчете фоновото ниво на лъчение.

„От галактиките идват доста повече гама-лъчи, отколкото може да се очаква при нормални фонови процеси – казва изследователят. – Вероятно този сигнал може да се обясни изключително с тъмна материя.“

Бъдещото изучаване на тази галактика джудже може да доведе до установяване на истинския източник на гама-лъчите.

Астрономите потвърдиха и съществуването на три други галактики джуджета, които също може да са пълни с тъмна материя.

Научната статия е публикувана в изданието Physical Review Letters.