Гамма-излучение может стать долгожданным доказательством существования WIMP-частиц.

Астрофизики из Китайской академии наук проанализировали 15,5 лет данных, собранных космическим гамма-телескопом Fermi, и обнаружили необычно яркий и «резкий» сигнал в гамма-диапазоне. Это открытие, опубликованное в престижном журнале Physical Review Letters, может стать важнейшим шагом к разгадке природы темной материи — загадочной субстанции, которая составляет около 85% всей массы Вселенной, но остается невидимой для наших приборов.

Темная материя не излучает, не поглощает и не отражает свет, поэтому её существование долгое время подтверждалось лишь косвенными данными — например, гравитационным воздействием на видимые галактики. Одна из главных гипотез предполагает, что темная материя состоит из слабо взаимодействующих массивных частиц (WIMP). Эти частицы практически не контактируют с обычным веществом, но при столкновении друг с другом они должны аннигилировать, порождая гамма-кванты с четко определенной энергией.

Именно такой сигнал, похожий на узкую спектральную линию, и зафиксировала команда ученых. По их словам, обнаружение подобной гамма-линии с энергией около 43 ГэВ (гигаэлектронвольт) является довольно убедительным аргументом в пользу существования WIMP-частиц, так как подобный спектральный след крайне сложно воспроизвести известными астрофизическими процессами. Для анализа использовались данные, полученные при наблюдении за массивными скоплениями галактик, в частности, в направлениях созвездий Девы, Печи и Змееносца, где сигнал оказался наиболее сильным.

Стоит подчеркнуть, что ученые пока не говорят об окончательном открытии. Текущая статистическая значимость сигнала, хотя и является высокой, не достигает «золотого стандарта» в 5 сигма, который требуется для подтверждения фундаментального открытия. Исследователи уже исключили вероятность того, что сигнал вызван инструментальной ошибкой, но признают, что для окончательного вывода необходима независимая проверка. Существует также вероятность, что источником излучения могут служить экзотические астрофизические объекты или что потребуется более сложная модель темной материи. Тем не менее, это наблюдение — одно из самых многообещающих за всю историю поисков частиц темной материи.