Физики-теоретики предложили решение одной из главных загадок астрофизики. Они придумали наделить тёмную материю «двуликостью», чтобы объяснить, почему центр нашей Галактики ярко светится в гамма-диапазоне, а соседние карликовые галактики упорно хранят молчание.
Уже около десяти лет астрофизики ломают голову над так называемым избытком гамма-излучения в центре Галактики (GCE). Космический телескоп «Ферми» регулярно фиксирует там странное и мощное свечение. По всем параметрам оно идеально описывается аннигиляцией частиц тёмной материи массой около 50 ГэВ. Казалось бы, мы на пороге величайшего открытия!
Но есть одна проблема, размером с целую галактику. Точнее, карликовую галактику.
Спутники Млечного Пути — карликовые сфероидальные галактики (dSph) — буквально набиты тёмной материей под завязку. По всем законам логики, если тёмная материя аннигилирует в центре нашей Галактики, она должна точно так же искрить и там. Однако телескопы смотрят на карликов-спутников и не видят… ничего. Из-за этой звенящей тишины многие ученые успели разочароваться в «тёмно-материнской» природе излучения, списав свечение в Млечном Пути на банальные скопления невидимых миллисекундных пульсаров.
Группа физиков опубликовала в апреле 2026 года в журнале Journal of Cosmology and Astroparticle Physics статью, в которой предложила спасти красивую гипотезу. Свою модель они назвали dSph-obic (от слов dwarf spheroidal и phobic — то есть «карлико-фобная» тёмная материя).
Вместо того чтобы воспринимать тёмную материю как набор одинаковых монолитных частиц, авторы предложили считать ее двухкомпонентной. Представьте, что у частицы есть два состояния: базовое, «ленивое» (χ1) и чуть более тяжелое, «возбужденное» (χ2). Разница в их массах микроскопическая, но именно она решает всё.
На заре Вселенной оба состояния существовали в изобилии. Но по мере расширения и остывания космоса тяжелые частицы χ2 теряли энергию и «скатывались» в базовое состояние χ1. До наших дней дожили почти исключительно ленивые частицы χ1.
Магия модели в том, что обычные базовые частицы не могут просто так взять и аннигилировать. Вспышка гамма-излучения происходит только при коаннигиляции — когда встречаются базовая (χ1) и возбужденная (χ2) частицы. Но где взять χ2, если все они кончились миллиарды лет назад?
Их нужно создать заново, буквально выбив из базового состояния. Если две частицы χ1 столкнутся достаточно сильно, энергии их удара (кинетической энергии) хватит, чтобы обе «подпрыгнули» в более тяжелое состояние χ2.
Здесь абстрактная физика частиц сталкивается с суровой астрономией.
В гало Млечного Пути — огромной и массивной структуре — гравитация огромна. Частицы тёмной материи носятся здесь на невероятных скоростях. Силы их столкновений с запасом хватает, чтобы выбить их в состояние χ2. И как только рождается тяжелая частица, она рано или поздно врезается в легкую χ1, аннигилирует и порождает тот самый гамма-сигнал, который фиксируют земные приборы.
А что происходит в карликовых галактиках? Они маленькие, их масса невелика, и частицы тёмной материи двигаются в них неспешно — как сонные мухи. При столкновении они просто отскакивают друг от друга. Их кинетической энергии катастрофически не хватает, чтобы преодолеть барьер массы и перейти в состояние χ2.
Нет возбужденных частиц — нет аннигиляции. Нет аннигиляции — нет гамма-лучей. Карликовые галактики остаются тёмными и холодными.
Работа авторов — это пока лишь теоретическая акробатика. Чтобы заставить эту математику сойтись, исследователям пришлось ввести в уравнения две дополнительных сущности: тяжелый псевдоскалярный медиатор (чтобы частицы могли аннигилировать) и легкий скаляр (чтобы они могли сталкиваться и «возбуждаться»).
Тем не менее, это потрясающий пример того, как наука работает с негативным результатом. Отсутствие сигнала в карликовых галактиках не обязательно перечеркивает его наличие в Млечном Пути. Тёмная материя может оказаться гораздо хитрее, чем горстка элементарных бильярдных шаров, а её поведение может напрямую зависеть от среды обитания.
Проверить эту гипотезу помогут только телескопы следующего поколения (такие как APT), которым предстоит найти совсем слабые отголоски этих процессов на периферии Галактики — или заставить физиков-теоретиков придумывать новые, еще более экзотические оправдания.
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
Читайте также: Как темная материя влияет на сверхновые, захватывающие электроны, и на рождение нейтронных звезд
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.