13.03.2015 | Наука

Соседняя карликовая галактика может содержать темную материю

Недавно обнаруженная карликовая галактика, расположенная неподалёку от Млечного Пути, кажется, излучает гамма-лучи. Научная статья об этом опубликована в издании Physical Review Letters.

В соответствии с анализом, проведённым специалистами из университета Карнеги-Меллона, университета Брауна и Кембриджского университета, даже несмотря на то, что точный источник этого высокоэнергетического света остаётся неопределённым, вполне возможно, что это может указывать на то, что в центре галактики скрывается тёмная материя.

"Что-то испускает гамма-лучи по направлению от этой карликовой галактики, – рассказал физик Алекс Геринджер-Самес (Alex Geringer-Sameth) из университета Карнеги-Меллона, ведущий автор научной работы. – Так как у галактики нет никакой другой причины испускать гамма-лучи, мы считаем это потенциальным сигналом наличия тёмной материи".

Галактика, получившая название Ретикулум 2 (в переводе с латыни reticulum означает "сетка"), была обнаружена несколько недель назад в ходе эксперимента Dark Energy Survey. В рамках DES астрономы наблюдают за южным небом в попытке понять ускоряющееся расширение Вселенной.

Ретикулум 2 находится примерно в 98 тысячах световых лет от Земли и является ближайшей из обнаруженных карликовых галактик. Учёные выявили гамма-лучи, исходящие от галактики, в публично доступных данных комического телескопа "Ферми" (FGST).

"Исследователи, занимающиеся поисками тёмной материи, уже давно считают гамма-лучи, исходящие от карликовых галактик, сильными подписями, – считает доцент кафедры физики в университете Брауна Саввас Коушиаппас (Savvas Koushiappas). – Теперь же мы впервые обнаружили подобное явление на практике. Однако, даже несмотря на столь захватывающие предварительные результаты, нам предстоит проделать ещё много работы, чтобы подтвердить наличие тёмной материи в Ретикулуме 2".

Никто не знает точно, что представляет собой тёмная материя, однако предполагается, что она составляет около 80% материи во Вселенной. Учёные знают, что тёмная материя существует, потому что она оказывает гравитационное воздействие на видимую материю, а также объясняет колебания в микроволновом космическом фоне и не даёт распасться галактикам и галактическим кластерам.

"Гравитационное обнаружение тёмной материи не даёт нам информации о поведении частиц тёмной материи, – комментирует Мэттью Уокер (Matthew Walker) из университета Карнеги-Меллона. – Но теперь мы можем осуществить негравитационное обнаружение, которое покажет нам, как тёмная материя ведёт себя на уровне частиц".

Ведущая теория предполагает, что тёмная материя состоит из вимпов – гипотетических слабовзаимодействующих массивных частиц. Когда пары вимпов встречаются, они аннигилируют, испуская при этом высокоэнергетические гамма-лучи. Проблема в том, что такое излучение также может исходить и из многих других источников, например, из чёрных дыр или пульсаров, так что подпись тёмной материи нелегко отличить от фонового шума. Карликовые галактики играют важную роль в поиске частиц тёмной материи: поток гамма-лучей от них будет веским аргументом в пользу наличия там тёмной материи.

В течение последних нескольких лет учёные достаточно долго искали признаки гамма-лучей в карликовых галактиках с помощью FGST, однако до сих пор им не удавалось найти убедительный сигнал. Геринджер-Самес, Коушиаппас и Уокер разработали новые методики анализа, позволяющие искать в имеющихся данных слабые сигналы гамма-лучей, которые могут быть связаны с аннигиляцией между частицами тёмной материи. Когда была открыта галактика Ретикулум 2, Геринджер-Самес изучил гамма-лучи, идущие от карликовой галактики, а также гамма-лучи, исходящие от соседних областей неба, чтобы рассчитать фоновый уровень излучения.

"Из галактики исходит гораздо больше гамма-лучей, чем можно было ожидать при нормальных фоновых процессах,– говорит исследователь. – Вероятно, этот сигнал можно объяснить исключительно тёмной материей".

Дальнейшее изучение этой карликовой галактики может привести к выявлению истинного источника гамма-излучения. Также астрономы подтвердили существование трёх других карликовых галактик, которые также могут быть полны тёмной материей.

По публикациям UkrNet