Китайские учёные сообщили о самых убедительных признаках обнаружения тёмной материи

Учёные свыклись с мыслью, что тёмная материя действительно существует в виде частиц со слабым взаимодействием, а не в виде поля. Но что за частицы представляют тёмную материю — на этот счёт единого мнения нет. Наиболее популярная гипотеза приписывает эти свойства частицам вимпам (WIMP). Сами вимпы обнаружить крайне сложно, но их аннигиляция создаёт достаточно яркий гамма-всплеск, который должен выдавать их с головой. И такой всплеск зарегистрирован.

Астрофизики Китайской академии наук обнаружили в архивных данных космического гамма-телескопа Fermi необычно узкую линию излучения с энергией около 43,2 ГэВ. Для этого они проанализировали 15,5 лет наблюдений Fermi-LAT, где искали так называемые гамма-линии — спектральные особенности в виде резких всплесков, которые особенно интересны для поисков тёмной материи, если она представлена вимпами. Для анализа были выбраны 13 массивных близлежащих скоплений галактик, а наиболее сильный сигнал обнаружился в направлениях скоплений Девы, Печи и Змееносца.

Линия около 43 ГэВ непосредственно связана с гипотезой вимпов — слабо взаимодействующих массивных частиц, одних из основных кандидатов на роль тёмной материи. Согласно этой гипотезе, частицы тёмной материи могут сталкиваться и аннигилировать, превращаясь в другие частицы, например, в определённых случаях такой процесс способен порождать гамма-кванты с характерной энергией. В отличие от широкого спектра обычных астрофизических источников, резкий характерный всплеск на графике стал бы своеобразным «отпечатком пальца» явления аннигиляции. Поэтому обнаружение устойчивой гамма-линии с нужными свойствами вполне может считаться одним из наиболее убедительных косвенных доказательств существования частиц тёмной материи.

После учёта всех эффектов и гарантированного отсечения инструментальной ошибки учёные получили статистическую значимость обнаружения тёмной материи в виде вимпа со значением около 4,3σ для трёх скоплений и 3,7σ для всей выборки. Как известно, для подтверждения открытия требуется статистическая значимость не менее 5 «сигма», поэтому речь об обнаружении тёмной материи, конечно же, не идёт.

Именно поэтому учёные пока говорят не об открытии тёмной материи, а о необычном наблюдаемом сигнале, который трудно объяснить в рамках принятых астрофизических теорий и который требует независимой проверки. Учёные допускают, что для его объяснения может потребоваться более сложная модель тёмной материи либо крайне необычный астрофизический источник.