Исследователи Токийского университета заявили, что обнаружены гамма-лучи, возникающие в результате аннигиляции частиц тёмной материи. Если результаты подтвердятся, это будет первый случай, когда человечеству удалось увидеть эту непонятную субстанцию.
В начале 1930-х годов астроном Ф.Цвикки обнаружил аномалию движения вещества галактик, которую можно было объяснить, если бы их реальная масса была бы намного больше, чем масса наблюдаемого вещества, то есть «звёздная» масса. Отсюда и зародилась концепция некоторой невидимой структуры — «тёмной материи», которая удерживает галактики вместе.
Тёмная материя остаётся загадкой до сих пор. Пока что её могли наблюдать только косвенно, исследуя гравитационное влияние на видимую материю, собственно, то же самое явление «недостающей» массы для удерживания галактик от разлёта. Тёмную материю нельзя увидеть непосредственно из-за того, что её частицы не реагируют с электромагнитным излучением и не излучают (иначе материя бы не была «тёмной»). Итак, тёмная материя не поглощает, не отражает и не излучает свет.
Много гипотез объясняют природу тёмной материи. Одна из ведущих — её составляют массивные частицы WIMP («вимпы»), более тяжёлые, чем протоны, но слабо взаимодействующие с другой материей. Но при столкновении двух таких частиц они аннигилируют, порождая другие частицы, в частности фотоны гамма-излучения. Астрофизики долго пытаются найти конкретно эти гамма-лучи, сосредотачиваясь на областях космоса, где тёмная материя сконцентрирована в наибольшей степени. По утверждению авторов статьи, опубликованной в ноябре 2025 года в Journal of Cosmology and Particle Physics, на факультете астрономии Токийского университета наконец эту задачу удалось решить. В последних данных космического телескопа Ферми нашли гамма-лучи, характеристики которых отвечают предсказанным свойствам таких фотонов.
Гамма-излучение с энергией фотонов 20 ГэВ распространяется в виде галообразной структуры в направлении на центр Млечного Пути, и компонент гамма-излучения, как утверждают авторы, отвечает форме, ожидаемой от гало тёмной материи. Наблюдаемый энергетический спектр соответствует излучению, ожидаемому от аннигиляции гипотетических вимп-частиц с массой, в 500 раз большей массы протона. Также частота актов аннигиляции, которую можно оценить по интенсивности гамма-излучения, находится в диапазоне теоретических предсказаний.
Если выводы подтвердятся, это будет первый случай, когда удалось увидеть тёмную материю. Но результаты ещё нужно проверить при помощи независимого анализа. Прежде всего нужны дополнительные доказательства того, что излучение действительно является результатом аннигиляции тёмной материи, а не происходит от других космических явлений.
Эти начальные результаты могло бы подтвердить открытие подобных столкновений вимп-частиц в других местах с предположительной высокой концентрацией тёмной материи. Например, такими местами могут быть карликовые галактики-спутники Млечного Пути. Если бы удалось выявить гамма-излучение такой же энергии из областей, где находятся эти галактики, это бы прибавило уверенности, что тёмную материю наконец разглядели.
