Свечение в центре Млечного Пути снова указывает на тёмную материю

В самом сердце нашей галактики уже больше десяти лет светится нечто, чему до сих пор не нашли объяснения. Астрономы называют это избытком гамма-излучения из центра Галактики — сферическим ореолом, окружающим ядро Млечного Пути. Новое исследование, построенное на машинном обучении, вновь возвращает в игру версию, которую многие уже были готовы списать со счетов: тёмную материю.

Свечение, которое не удаётся объяснить десять лет

Избыточное гамма-излучение из центра Галактики (Galactic Center Excess, GCE) — это слабое свечение, растянутое на тысячи световых лет вокруг центра Млечного Пути. Его обнаружили больше десяти лет назад, и с тех пор у астрофизиков есть только гипотезы, а не ответ.

Первая версия — аннигиляция тёмной материи, гипотетический процесс, при котором частицы тёмной материи сталкиваются и уничтожают друг друга, выделяя гамма-кванты. Вторая — скопление миллисекундных пульсаров, быстро вращающихся нейтронных звёзд, слишком тусклых и многочисленных, чтобы их можно было разглядеть по отдельности.

Флориан Лист, один из авторов работы и исследователь Венского университета, объясняет: район вокруг центра Галактики — один из самых ярких и переполненных участков гамма-неба, и именно поэтому вычленить из общего фона природу сигнала так сложно.

Что упускали прежние расчёты

Большинство прежних статистических анализов склонялось к версии с пульсарами. Но у этих расчётов было слабое место: они почти не учитывали энергию отдельных зафиксированных фотонов — только их положение на небе.

Команда из Венского университета и Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли решила закрыть этот пробел. Они обучили модель машинного обучения более чем на миллионе смоделированных гамма-наблюдений. Впервые алгоритм анализировал одновременно и координаты фотонов, и их энергию.

35 000 пульсаров — или тёмная материя

Добавление данных об энергии фотонов резко изменило картину. Прежние работы указывали на относительно яркие, но нераспознанные точечные источники света. Новый анализ показывает: если это действительно пульсары, они должны быть настолько тусклыми, что почти не отличаются от излучения, которое предсказывает аннигиляция тёмной материи.

Ник Родд, соавтор работы из Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли, формулирует это так: источники должны быть настолько слабыми, что их сигнал практически сливается с ожидаемым откликом тёмной материи.

Если версия с пульсарами верна, в центре Галактики должно скрываться не менее 35 000 таких объектов. Прежние оценки называли цифры на порядки скромнее — от нескольких сотен до нескольких тысяч.

Спор не закрыт

«Происхождение этого излучения — один из самых долгих споров в астрофизике», — говорит Флориан Лист. Работа не доказывает, что источник сигнала — тёмная материя. Но она снимает один из главных аргументов против этой версии.

Пульсарная гипотеза не отвергнута полностью. Просто теперь она требует куда более странного сценария — с десятками тысяч почти невидимых нейтронных звёзд, стянутых в один плотный узел у центра Галактики.

О том, сколько планет насчитывается в Млечном Пути, астрономы спорят не меньше, чем о природе гамма-свечения в его центре — оценки меняются по мере того, как телескопы находят всё новые экзопланеты.