Тёмная материя снова в центре внимания.
Или, по крайней мере, её окончательно не сняли с повестки дня. В течение многих лет астрономы всматривались в странную дымку гамма-излучения, окутывающую центр Млечного Пути, и спорили о том, является ли это результатом медленного распада невидимой материи или же просто скоплением нейтронных звёзд, которые никто не спешил обнаруживать.
Теперь международная команда учёных во главе с представителями Венского университета и Национальной лаборатории Беркли применила мощные вычислительные ресурсы для решения этой проблемы.
Они использовали машинное обучение. В частности, чтобы анализировать данные дольше и тщательнее, чем предыдущие исследовательские группы. Их новая статья, опубликованная в журнале Physical Review Letters, указывает на то, что хотя окончательного ответа мы пока не получили, списывать тёмную материю со счетов нельзя. Ни в коем случае.
Тесная комната
Давайте назовём это явление «Избыточным излучением центра Галактики» (Galactic Center Excess). Это техническое название для слабого сферического гамма-свечения, простирающегося на тысячи световых лет. Оно находится прямо в сердце нашей галактики, что и создаёт основную проблему.
Там ярко.
Там тесно.
Это всё равно что пытаться расслышать шёпот на рок-концерте.
Одна школа мысли утверждает, что это свечение возникает при аннигиляции тёмной материи — сложном теоретическом процессе, при котором частицы встречаются и превращаются в свет. Другой лагерь считает, что источником являются миллисекундные пульсары. Это быстро вращающиеся нейтронные звёзды: быстрые, маленькие и в основном скрытые от прямого наблюдения.
Многолетние стандартные анализы, казалось, поддерживали версию с пульсарами. Они выглядели как отдельные источники, лишь размытые из-за расстояния. Тёмная материя начала казаться аутсайдером в этом споре.
«Интерпретация сигнала затруднена из-за исключительной яркости центра Галактики» — Флориан Лист, Венский университет
Стандартная статистика упустила нечто важное.
Недостающий элемент
Предыдущие анализы отслеживали только то, куда попадали фотоны. Всё.
Игнорировалась энергия, которую несёт каждый отдельный фотон.
Это похоже на описание песни, но при отказе говорить о мелодии. Можно отследить ритм без нот, но вы так и не узнаете мелодию.
Чтобы устранить эту слепую зону, исследователи обучили систему машинного обучения на более чем одном миллионе смоделированных снимков гамма-излучения. Впервые они рассматривали местоположение и энергию одновременно. Более полная картина. Более острый объектив.
И каков результат?
Он переворачивает ситуацию с ног на голову.
Если эти точки света действительно являются миллисекундными пульсарами, то математика диктует, что они должны быть невероятно тусклыми. Мы говорим о такой слабости, при которой они едва выделяются на фоне фонового шума.
Океан невидимых звёзд?
Вот в чём загвоздка.
Если эти тусклые вспышки — пульсары, то их должно быть огромное количество.
Ник Родд из Беркли проверил цифры. Речь идёт не о нескольких тысячах, как предполагалось ранее.
Нам необходимо как минимум 35 000 источников излучения. Сгруппированных прямо в центре.
«Источники должны быть практически неотличимы от аннигилирующей тёмной материи».
Пятьдесят тысяч. Это огромное количество мёртвых звёзд, упакованных в ядро галактики. Это кажется переполненным. Слишком тесно?
Природе действительно нравится кластеризовать пятьдесят тысяч быстровращающихся объектов в одной узкой точке?
Мы не знаем.
Новые данные ослабляют главный аргумент против тёмной материи. Они устраняют простое объяснение: «это просто нерешённые яркие пульсары».
Доказывает ли это, что свечение вызывает тёмная материя? Нет.
Докажите это в следующий раз.
Это лишь означает: перестаньте смеяться над историей о призраке. Возможно, это призрак. А может, и толпа. Мы всё ещё ищем в темноте, но теперь у нас есть лучший фонарик.
Нам следовало добавить данные об энергии гораздо раньше. Вероятно, да.
