• тeмнaя мaтeрия
• гaммa-лучи
• рeликтoвoe излучeниe
• кoсмичeский тeлeскoп

Исслeдoвaтeли из Унивeрситeтa Aмстeрдaмa (UVA) GRAPPA oпубликoвaли нaибoлee тoчный aнaлиз флуктуaции гaммa-фoнa нa сeгoдняшний дeнь.

Блaгoдaря испoльзoвaнию дaнныx, сoбрaнныx Фeрми зa бoлee, чeм 6 лeт, исслeдoвaтeли oбнaружили двa рaзличныx клaссa истoчникa, oбрaзующиx фoнoвoe гaммa-излучeниe. Никaкиx слeдoв вклaдa чaстиц тeмнoй мaтeрии нe былo нaйдeнo в aнaлизe. Исслeдoвaниe опубликовано в журнале Physical Review D.

Гамма-лучи представляют собой фотоны с самой высокой энергией во Вселенной и являются невидимыми для человеческого глаза. Наиболее распространенными источниками выбросов гамма-лучей являются блазары: активные свехмассивные черные дыры в центрах галактик. В меньшем количестве, гамма-лучи также производятся определенными видами звезд: пульсарами и во взрывах гиперновых звезд.

В 2008 году NASA запустило спутник Ферми для отображения гамма-излучения Вселенной с предельной точностью. Спутник сканирует все небо каждые три часа. Большинство обнаруженных гамма-лучей образуется в нашей Галактике, но телескоп Ферми также сумел обнаружить более 3000 внегалактических источников. Тем не менее, этих источников не достаточно, чтобы объяснить общее количество гамма-квантов, поступающих извне нашей Галактики.

Изотропное фоновое гамма-излучение

Еще в конце 1960-х, орбитальные обсерватории обнаружили диффузный фон гамма-лучей, приходящий со всех сторон Вселенной. Если бы мы могли видеть в гамма-диапазоне, небо для нас было бы светлое и днем и ночью.

Источники этого, так называемого, изотропного фона гамма-излучения до сих пор остается неизвестными. Это излучение может быть получено путем далёких блазаров, или из других источников, слишком слабых, чтобы быть обнаружеными с помощью гамма-телескопов. Часть из этого фона гамма-лучей также может содержать отпечаток частиц темной материи, при аннигиляции которых, может рождаться гамма-излучение.

Флуктуации

Вместе с коллегами, д-р Маттиа Fornasa, ведущий автор статьи, провели обширный анализ фонового гамма-излучения с помощью данных, собранных телескопом Ферми за 81 месяц — намного больше данных, а также с больший диапазон энергий, чем в предыдущих исследованиях. Изучая колебания в интенсивности фона гамма-лучей, исследователи смогли выделить два вклада в фона гамма-лучей. Один класс источников гамма-излучения необходим, чтобы объяснить колебания при низких энергиях (ниже 1 ГэВ), а другой тип генерирует колебания при более высокой энергии — подписи этих двух вкладов заметно отличается.

В своей работе исследователи предполагают, что гамма-излучение в диапазонах высоких энергий — от нескольких ГэВ и выше — вероятно, происходящие из неоткрытых блазаров. Тем не менее, кажется, гораздо труднее определить источник для флуктуации с энергиями менее 1 ГэВ. Ни один из известных гамма-источников не дают такое поведение, которое согласуется с новыми данными.

Ограничения по темной материи

На сегодняшний день телескоп Ферми не обнаружил каких-либо убедительных признаков гамма-излучения, происходящих из аннигиляции частиц темной материи. Кроме того, это последнее исследование не показало никаких признаков сигнала, связанного с темной материей. Используя свои данные, Fornasa и его коллеги смогли даже исключить некоторые модели темной материи, которая произвела бы обнаруживаемый сигнал.

«Наше измерение дополняет другие поисковые кампании, которые использовали гамма-лучи, чтобы искать темную материю, и это подтверждает, что для темной материи в изотропном фоне гамма-излучения мало места», говорит Fornasa