Новый анализ гамма-излучения из центра Галактики не исключил, что это темная материя
Ученые применили методы машинного обучения, чтобы заново проанализировать одно из самых загадочных явлений в астрофизике, которое уже более десяти лет не дает покоя научному сообществу — слабое гамма-свечение из сердца Млечного Пути, известное как ГэВ-эксцесс центра Галактики (Galactic Center Excess — GCE). Результаты опубликованы в журнале Physical Review Letters, и они не исключают, что излучение порождено темной материей.
GCE представляет собой протяженное гамма-свечение почти сферической формы, охватывающее область в тысячи световых лет вокруг центра нашей Галактики. Для этого необычного сигнала предлагались разные объяснения. Теоретические модели допускают, что он возникает при аннигиляции частиц темной материи. Альтернативная гипотеза связывает его с многочисленной популяцией быстро вращающихся нейтронных звезд — миллисекундных пульсаров. Таким образом, природа излучения из центра Галактики остается открытым вопросом.
«Интерпретировать этот сигнал особенно трудно, потому что центр Млечного Пути — исключительно яркая и насыщенная область на гамма-небе», — признает астрофизик Флориан Лист из Венского университета, один из авторов исследования.
Ранее статистические исследования чаще поддерживали пульсарную гипотезу. Однако в тех анализах упускался один важный параметр — энергия каждого зарегистрированного фотона. В новой работе группа разработала метод машинного обучения на сверточных нейросетях, который был обучен на более чем миллионе симулированных наблюдений гамма-излучения. Это позволило впервые одновременно проанализировать и пространственное распределение, и энергетический спектр сигнала.
Включение энергетической информации кардинально меняет картину. Если предыдущие работы указывали на сравнительно яркие, но неразличимые по отдельности точечные источники, то из исходя из нового анализа, такие источники должны быть чрезвычайно тусклыми.
«Наш анализ показывает: источники должны быть настолько слабыми, что их излучение практически неотличимо от того, что ожидается от аннигилирующей темной материи», — говорит физик-теоретик Ник Родд из Национальной лаборатории в Беркли, соавтор статьи.
Для гипотезы пульсаров это означает, что в центре Млечного Пути должно существовать как минимум 35 000 таких объектов — значительно больше, чем предполагалось в некоторых предыдущих работах (от нескольких сотен до нескольких тысяч).
«Вопрос о природе ГэВ-эксцесса центра Галактики — один из самых затяжных споров в астрофизике. Наша работа не доказывает, что сигнал исходит от темной материи, но предполагает, что списывать этот вариант со счетов пока преждевременно», — резюмирует Лист.
