Центр Млечного Пути раскрыл шокирующую тайну: тёмная материя ведёт себя как никогда не предполагали

Научный мир получил новые данные, способные перевернуть привычные представления о структуре нашей Галактики. Согласно свежему исследованию, опубликованному в журнале Physical Review Letters, тёмная материя внутри Млечного Пути распределена совсем не так, как считалось раньше. Она не образует сферу, равномерно окружающую галактическое ядро, а имеет уплощённую и асимметричную форму, напоминающую структуру звёздного диска.

Эта находка помогает объяснить один из самых загадочных космических феноменов последних лет — избыток гамма-излучения, наблюдаемый в центре нашей Галактики.

Гамма-аномалия, которая поставила астрономов в тупик

История началась, когда космический телескоп FERMI был направлен на центр Млечного Пути. Его миссия заключалась в картировании высокоэнергетического излучения — гамма-лучей. Результаты превзошли ожидания: прибор зафиксировал аномально высокий поток гамма-квантов, который не поддавался простым объяснениям.

Гамма-лучи — это самый энергичный тип электромагнитного излучения, возникающий при процессах огромной мощности: взрывах сверхновых, слиянии нейтронных звёзд, аккреции чёрных дыр. Однако в данном случае источников такого масштаба вблизи центра Галактики найдено не было.

Астрономы разделились на два лагеря.

• Одни утверждали, что всплески излучения могут исходить от миллисекундных пульсаров - сверхплотных нейтронных звёзд, вращающихся со скоростью сотни оборотов в секунду.
• Другие предполагали, что речь идёт о столкновениях частиц тёмной материи, которые в момент аннигиляции высвобождают энергию в виде гамма-квантов.

На протяжении десяти лет обе версии существовали параллельно, не получая окончательного подтверждения.

Что показало новое моделирование

Группа исследователей из Института астрофизики Потсдама (AIP) совместно с учёными Еврейского университета в Иерусалиме и Университета Джонса Хопкинса провела серию высокоточных компьютерных симуляций. Цель — смоделировать эволюцию галактик, похожих на Млечный Путь, и проследить, как формируется структура тёмной материи.

Результаты оказались неожиданными. Тёмная материя во внутренних областях Галактики не формирует сферу, как считалось ранее, а повторяет очертания звёздного диска. Это означает, что её распределение ближе к плоской, "сплюснутой" форме с выраженной асимметрией.

Именно такая конфигурация может объяснить загадочный избыток гамма-излучения — его источник совпадает с областями наибольшей концентрации тёмной материи.

Учёные отмечают, что полученные данные "служат подтверждением теории аннигиляции тёмной материи" и позволяют с новой точностью определить, где следует искать её частицы.

Как тёмная материя "светит" в гамма-диапазоне

Тёмная материя сама по себе не излучает и не поглощает свет, но гипотетически её частицы могут самоаннигилировать - при столкновении превращаться в поток энергии, включая гамма-кванты.

Если тёмная материя действительно распределена по форме галактического диска, то именно его центр — место максимальной плотности — становится естественным источником гамма-всплесков.

Сравнение распределения гамма-лучей и моделей тёмной материи показало, что пики интенсивности полностью совпадают. Это укрепило предположение: источник излучения кроется не в звёздах, а в фундаментальных частицах, составляющих невидимую основу Галактики.

Сравнение гипотез происхождения гамма-лучей

Как создавались модели

1. Исходные данные. Учёные использовали параметры нескольких сотен галактик, схожих по массе и строению с Млечным Путём.

2. Гравитационные симуляции. На основе суперкомпьютерных расчётов моделировалась динамика взаимодействия звёзд, газа и тёмной материи.

3. Оптические и гамма-карты. Полученные результаты сравнивались с реальными наблюдениями телескопа FERMI.

4. Анализ формы. В отличие от старых моделей, где тёмная материя изображалась сферически, новая показала её уплощённое распределение — как у звёзд.

Ошибка → Последствие → Альтернатива

• Ошибка: Считать распределение тёмной материи строго сферическим.

• Последствие: Невозможность объяснить гамма-аномалию и несоответствие наблюдениям.

• Альтернатива: Принять, что тёмная материя формирует диск, аналогичный звёздному, и участвует в эволюции Галактики активнее, чем предполагалось.

А что если теория аннигиляции верна?

Если избыток гамма-лучей действительно создаётся при аннигиляции тёмной материи, это станет первым косвенным подтверждением её физической природы. Учёные смогут вычислить массу и энергию частиц, предположительно называемых вимпами (WIMPs — Weakly Interacting Massive Particles).

Такие частицы — кандидаты на роль основы тёмной материи. Они не взаимодействуют с обычным веществом, кроме как через гравитацию и слабое взаимодействие, но при столкновении могут высвобождать огромное количество энергии.

Плюсы и минусы нового открытия

FAQ

Что такое тёмная материя?
Это невидимое вещество, составляющее около 85% массы Вселенной. Оно не испускает света, но определяет движение галактик своей гравитацией.

Как можно "увидеть" то, что не светится?
Учёные изучают её по косвенным признакам — по тому, как она влияет на свет и движение звёзд, а также по гамма-излучению, которое может возникать при аннигиляции её частиц.

Что такое аннигиляция?
Это процесс взаимного уничтожения частиц и античастиц с высвобождением энергии. Если тёмная материя состоит из таких частиц, их столкновения могут создавать всплески гамма-лучей.

Какую роль играет телескоп FERMI?
Он фиксирует гамма-излучение во всём диапазоне энергий и помогает сравнивать наблюдения с теоретическими моделями.

Мифы и правда

• Миф: Тёмная материя — выдумка теоретиков.
  Правда: Её существование подтверждено гравитационными наблюдениями и космологическими измерениями.

• Миф: Мы знаем, из чего она состоит.
  Правда: Пока нет, но ведущие гипотезы указывают на вимпы или аксионы.

• Миф: Гамма-лучи — прямое доказательство тёмной материи.
  Правда: Это сильный аргумент, но не окончательное подтверждение — нужны лабораторные данные.

Исторический контекст

Понятие "тёмная материя" появилось в 1930-х годах, когда швейцарский астроном Фриц Цвикки заметил, что галактики в скоплениях движутся быстрее, чем должны по видимой массе. С тех пор учёные искали невидимую субстанцию, объясняющую этот "лишний" вес.

С развитием технологий космические телескопы позволили взглянуть глубже. FERMI, запущенный в 2008 году, стал первым инструментом, способным различать гамма-излучение с высокой точностью. И именно он выявил загадочный избыток света в центре Галактики, приведший к нынешнему открытию.