Слабке гамма-випромінювання довкола ядра Чумацького Шляху досі не має надійного пояснення. Одна з провідних версій пов’язує його зі скупченням швидко обертових нейтронних зір. Нова обробка даних методами машинного навчання показала, що таких об’єктів мало б бути на порядок більше, ніж оцінювали раніше. Тому анігіляцію частинок темної матерії поки що не можна викреслити зі списку кандидатів на пояснення.
Випромінювання без джерела
Надлишок гамма-випромінювання в центральній частині Галактики зафіксували у 2009 році за допомогою орбітального телескопа Fermi. Надлишок має приблизно сферичну форму і простягається на тисячі світлових років довкола ядра.
Глибокі спостереження не показали жодного конкретного об’єкта, здатного його створювати. За сигналом закріпилась назва Galactic Center Excess, тобто надлишок у центрі Галактики.
Версії походження
Пояснень накопичилось кілька. Одні роботи вказували на мілісекундні пульсари, тобто нейтронні зорі з періодом обертання в тисячні частки секунди.
Інші пов’язували випромінювання зі щільним зоряним населенням центральної області або з надмасивною чорною дірою Стрілець A*, як пише Universe Today. Жодна із цих версій не отримала вирішального підтвердження, бо область занадто яскрава і переповнена джерелами.
Третє пояснення спирається на темну матерію. Гіпотеза працює за умови, що кожна її частинка є водночас власною античастинкою. При зіткненні дві такі анігілюють і породжують гамма-кванти, а найімовірнішим кандидатом вважають слабко взаємодійні масивні частинки (WIMP), існування яких залишається суто теоретичним.
Енергія кожного фотона
Попередні статистичні аналізи спирались переважно на те, як випромінювання розподілене по небу. Поза увагою залишалась енергія кожного зареєстрованого фотона, хоча саме вона відрізняє внесок точкових об’єктів від рівномірного світіння.
Міжнародна група з Віденського університету і Національної лабораторії Лоуренса в Берклі навчила нейронну мережу на понад мільйоні змодельованих гамма-спостережень, про що йдеться в пресрелізі Віденського університету. Такий підхід вперше поєднав просторову і спектральну інформацію в одному аналізі.
Скільки потрібно пульсарів
Картина змінилася помітно, щойно в розрахунок увійшли енергії фотонів. Раніші розрахунки описували порівняно яскраві нерозрізнені точкові об’єкти, тоді як за новими такі джерела виявляються значно слабшими.
За словами співавтора дослідження Ніка Родда, джерела мали б бути настільки тьмяними, що майже не відрізнялись би від випромінювання, очікуваного при анігіляції темної матерії. Для цієї версії це означає щонайменше 35 тис. пульсарів у центрі Галактики. Попередні розрахунки давали від кількох сотень до кількох тисяч.
За всю історію радіоастрономії в усій Галактиці зареєстрували близько трьох тисяч пульсарів, а мілісекундних серед них лише сотні. Нові розрахунки передбачають, що в самій лише центральній області має міститись популяція на порядок більша за весь відомий каталог.
Що змінює нова оцінка
Автори роботи не стверджують, що загадка розв’язана. Їхній висновок полягає в тому, що один із найсильніших аргументів проти гіпотези темної матерії втратив вагу.
Результати опубліковані в рецензованому журналі Physical Review Letters. Перший автор Флоріан Ліст називає походження надлишку однією з найдовших суперечок в астрофізиці та додає, що відкидати версію з темною матерією ще зарано.
