Физики показали: избыток гамма-излучения в центре Млечного Пути может быть следом тёмной материи

23.10.2025 12:31:00 | iXBT.com

Физики опубликовали работу, в которой показали, что форма загадочного гамма-сигнала у центра нашей Галактики ближе к распределению тёмной материи, чем к следам пульсаров.

Этот сигнал, известный как Galactic Center Excess (GCE), был впервые обнаружен телескопом Fermi-LAT в начале 2010-х годов. Он представляет собой избыток гамма-излучения с энергиями порядка нескольких гигаэлектронвольт, исходящий из области вокруг центра Млечного Пути. Его природа остаётся спорной: одни учёные связывают его с аннигиляцией частиц тёмной материи, другие — с популяцией миллисекундных пульсаров, слишком слабых, чтобы их можно было различить по отдельности.

Чтобы прояснить ситуацию, авторы использовали серию детализированных космологических симуляций, моделирующих формирование и эволюцию галактик, похожих на Млечный Путь. Эти модели учитывают динамику звёзд, газа и тёмной материи, а также реалистичную историю слияний галактик. На их основе авторы работы рассчитали, как должно выглядеть распределение гамма-излучения, если оно вызвано аннигиляцией частиц тёмной материи WIMP-типа (слабо взаимодействующих массивных частиц).

Нормализованные проекции плотности балджей (центральных областей галактик). В столбцах показано распределение обычного вещества (тёмно-синим), звёзд (голубым) и компоненты тёмной материи (красным). Для вычисления распределения звёзд учитывались только звёзды старше 3 млрд лет. Более высокие плотности выделены красным цветом, меньшие — синим (линейная шкала). В правом нижнем углу каждого элемента указаны уровни изоплотностных контуров в процентах от максимального значения и соотношения осей для этих контуров. Пространственный масштаб соответствует центру галактики. Источник: arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2508.06314

В отличие от многих предыдущих теоретических моделей, где тёмная материя предполагалась распределённой сферически, симуляции показали, что в реальной галактике её структура заметно сложнее. Массовые потоки, слияния и вращение диска создают асимметрии и вытянутые формы. В результате сигнал от аннигиляции тёмной материи «слегка сплюснут и растянут» вдоль галактической плоскости, напоминая форму звёздного балджа (выпуклой центральной области).

Эта особенность оказывается важной: морфология такого сигнала ближе к тому, что наблюдается в данных Fermi-LAT, чем распределение пульсаров, которое даёт более «зернистую» структуру. Как отмечают авторы, «в реальных галактиках сигнал избытка гамма-излучения, вызванный тёмной материей, может быть вытянутым и несферическим».

Альтернатива в виде множества миллисекундных пульсаров остаётся возможной, но для объяснения наблюдаемого потока их должно быть больше, чем пока удаётся обнаружить.

Тем не менее, работа не утверждает окончательное происхождение сигнала. Авторы осторожно заключают, что морфология гамма-излучения даёт веский аргумент в пользу гипотезы аннигиляции, но не является прямым доказательством. Для подтверждения нужны более точные наблюдения с высоким угловым разрешением. В частности, предстоящая обсерватория Cherenkov Telescope Array сможет проверить форму излучения на более высоких энергиях и сравнить её с моделями.

Физики отмечают, что даже при отсутствии прямых лабораторных следов WIMP-частиц «окно кандидатов на тёмную материю остаётся открытым». Их работа показывает, что ключ к разгадке может лежать не в подземных детекторах, а в небесных картах гамма-излучения — и в том, как выглядит само сердце нашей Галактики.

Подробнее