85% Вселенной больше не прячутся. Японцы поймали тёмную материю после 90 лет космической игры в прятки

Хоть тёмная материя и считается фундаментальной частью космоса, она до сих пор остаётся практически непостижимой субстанцией: присутствие этой загадочной массы выдают лишь искажённые орбиты звёздных систем, а также странным образом деформированные контуры галактик. На протяжении десятилетий астрономам приходилось довольствоваться лишь косвенными намёками. Однако новое исследование учёных Токийского университета заставило многих специалистов заговорить о возможности первого в истории обнаружения явного следа невидимой материи.

Исходным материалом для работы стала информация, собранная орбитальной обсерваторией Fermi — это аппарат NASA, созданный для исследования особо мощных гамма-всплесков. Именно такие крайне энергичные фотоны должны появляться при редких столкновениях гипотетических частиц тёмной материи. В свежем анализе данные телескопа неожиданно сложились в структуру, почти идеально совпавшую с теоретическими расчётами моделей аннигиляции так называемых WIMP-частиц — предполагаемых «кирпичиков» невидимой массы.

Чтобы понять масштаб происходящего, стоит вспомнить историю появления самого термина. В начале 1930-х годов швейцарский астрофизик Фриц Цвикки исследовал галактики скопления Кома и обнаружил, что их движение слишком быст­рое для набора наблюдаемой массы. Вещество, которое должны были удерживать огромные гравитационные силы, попросту отсутствовало. Тогда Цвикки и предложил идею о невидимом компоненте, играющем роль своеобразного каркаса для крупных космических систем. Со временем концепция получила широкое признание, а оценка доли такого вещества в составе Вселенной выросла до примерно 85%. Однако само присутствие этой субстанции так и не удавалось подтвердить напрямую, поскольку она не взаимодействует с электромагнитным излучением — ни не поглощает, ни не рассеивает, ни не испускает свет.

Современные теоретические модели предполагают, что невидимая субстанция может состоять из массивных частиц, крайне слабо взаимодействующих с привычной материей. При их редчайших столкновениях должны возникать гамма-кванты огромной энергии. Именно поэтому зона, где концентрация этих объектов особенно велика, представляет особый интерес. Команда из Японии сосредоточилась на центральной области Млечного Пути — там, по расчётам, плотность невидимой массы максимальна. И именно из этого региона аппарат Fermi зафиксировал необычную вспышку высокоэнергетического излучения.

Изучение полученных данных выявило источник гамма-фотонов колоссальной энергии — около 20 гигаэлектронвольт. Интенсивность и пространственное распределение импульсов образовали своеобразную «корону», окружающую центральную область галактики. При этом форма светящегося контура совпала с расчётной картиной гипотетического гало тёмной материи, что заставило исследователей отнестись к результатам чрезвычайно серьёзно.

Энергетический профиль обнаруженных квантов оказался в точности таким, каким должны быть продукты аннигиляции WIMP-частиц с массой, примерно в пять сотен раз превышающей протонную. И это крайне важный индикатор: такие характеристики не характерны для типичных астрофизических объектов. Ни сверхновые, ни быстро вращающиеся нейтронные звёзды не способны порождать аналогичную картину излучения. Поэтому команда утверждает, что перед нами — наиболее убедительный на сегодняшний день пример гамма-сигнала, который можно связать с невидимой материей.

Если интерпретация окажется верной, физикам придётся признать существование ранее неизвестного компонента, не входящего в стандартную модель элементарных частиц. Подобный поворот стал бы весомым аргументом в пользу пересмотра ключевых представлений о структуре вещества и фундаментальных взаимодействиях. Неудивительно, что научное сообщество встретило результаты с большим интересом, но одновременно с осторожностью. Любой намёк на прямое обнаружение скрытой массы неизбежно требует независимой проверки.

Следующие этапы проверки должны включать поиск аналогичного гамма-сигнала в карликовых галактиках, окружающих Млечный Путь. Эти небольшие системы считаются особенно богатыми невидимой материей, и появление такого же импульса около 20 ГэВ в их направлениях стало бы мощным аргументом в пользу сделанного вывода.