Изображение: NASA / DOE / Fermi LAT Collaboration
Астрономы Массачусетского технологического института в США выяснили, что избыток диффузного гамма-излучения (GCE) в центре Млечного Пути может быть все-таки связан с аннигиляцией темного вещества. Другую, недавнюю, версию его происхождения, согласно которой радиацию испускают миллисекундные пульсары, они назвали, скорее всего, ошибочной. Однако реальная причина аномалии все еще остается неизвестной. Препринт статьи опубликован в репозитории arXiv.
Ученые рассмотрели вероятность того, могут ли какие-либо другие источники гамма-излучения искажать данные таким образом, что аннигиляция темной материи ошибочно принимается за плохо различимые точечные источники избытка радиации. Это могут быть, например, пульсары, не связанные с галактическим диском и не излучающие GCE. В этом случае статистический подход NPTF (non-Poissonian template fitting), используемый в предыдущих исследованиях, приводит к тому, что эти объекты считаются за истинные источники избытка гамма-излучения, а вклад темной материи (DM-сигнал) преуменьшается.
В NPTF небо представляется в виде набора пикселей с различной яркостью (числом излучаемых фотонов). При этом рассчитывается вероятность наблюдения определенного количества фотонов в каждом пикселе (а также общая вероятность), если их источником являются или миллисекундные пульсары, или события аннигиляции темной материи.
Исследователи смоделировали данные, полученные в случае, если бы источником GCE была темная материя, и прогнали их через NPTF. Оказалось, что присутствие сторонних источников искажает результат таким образом, что вклад темной материи становится равным нулю. Более того, когда ученые «добавили» в реальные данные, полученные телескопом Fermi, DM-сигнал, он также ошибочно принимался за точечные источники излучения.
Такой результат свидетельствует, что истинным источником аномального излучения в центре галактики, все же может быть темная материя, а не миллисекундные пульсары, заключают исследователи.
Гамма-излучение образовано высокоэнергетическими фотонами, которые испускаются такими космическими объектами, как сверхновые, нейтронные звезды и черные дыры. Однако в центре Млечного Пути результаты подсчета всех известных источников радиации не соответствуют наблюдаемой картине, что заставило некоторых ученых предположить, что причиной избытка излучения является темная материя. Позднее исследователи предположили, что наиболее вероятным источником гамма-лучей являются нейтронные звезды, период вращения которых вокруг своей оси составляет 1-10 миллисекунд.
