Záhadná záře v centru galaxie, známá jako GeV Excess (GCE), fascinuje vědce od roku 2009, kdy ji objevili fyzici Lisa Goodenoughová a Dan Hooper.

Ve středu galaxie je hromada hvězd vedle supermasivní černé díry - ale když od toho všeho odečteme světlo, zůstane nám záhadný přebytek gama záření, které se šíří v celé oblasti.

V datech z teleskopu NASA Fermi objevili fyzikové nadměrné gama záření - jedno z nejenergetičtějších světel ve vesmíru - a zatím se nám nepodařilo přímo zjistit, co ho způsobuje.

Možná příčina

Fyzik Mattia Di Mauro z italského Národního ústavu jaderné fyziky má vědeckou představu o původu záhadné záře. Jeho analýza ukazuje na temnou hmotu jako viníka GCE (což již původně navrhli jako vysvětlení Goodenough a Hooper).

Nevíme, co je temná hmota, jen víme, že existuje záhadná hmota, která je zodpovědná za gravitační účinky, které nelze vysvětlit tím, co můžeme přímo detekovat - normální hmotou, jako jsou hvězdy, prach, plyn a galaxie.

Například galaxie rotují mnohem rychleji, než by měly, kdyby na ně gravitačně působila běžná hmota v nich; gravitační čočky - zakřivení časoprostoru kolem hmotných objektů - jsou mnohem silnější, než by měly být.

Temnou hmotu známe pouze z jejího gravitačního působení na jiné objekty a je jí tam hodně. Přibližně 80 % veškeré hmoty ve vesmíru tvoří temná hmota, i když ji nevidíme.

Goodenough a Hooper navrhli, že pokud by se určité částice temné hmoty zvané WIMPS (weakly interacting massive particles) a jejich antičástice srazily, došlo by k jejich vzájemné anihilaci a explozi na spršku dalších částic, včetně fotonů gama záření. Toto vysvětlení podle nich překvapivě dobře odpovídá datům. Ne všichni vědci však byli o tomto vysvětlení přesvědčeni.vysvětlení.

V roce 2018 jiný tým vědců navrhl, že by přebytek mohly způsobovat mrtvé, velmi staré hvězdy zvané pulsary, které jsme zatím neviděli. Je to pravděpodobné, protože galaktické centrum je přeplněné, prašné a velmi energetické - bylo by velmi snadné přijít o jednu nebo několik hvězd.

Nedávné studie také zjistily, že rozložení GCE není hladké - jak by se dalo očekávat od anihilace temné hmoty - ale spíše lepkavé a skvrnité, což tým pulzarů interpretoval jako odpovídající bodovým zdrojům, jako jsou hvězdy.

Pak přišel další tým, který zjistil, že tečkované gama záření může být produkováno temnou hmotou, a vrátil ho zpět na stůl. Ještě více vědců vytvořilo řadu vyčerpávajících modelů galaktického centra s anihilací temné hmoty s použitím řady hmotností v nejzkoumanějších režimech. Zjistili, že WIMPy pravděpodobně nejsou příčinou záření.GCE.

Di Maurovo vysvětlení tohoto jevu

Studie fyzika Mattia Di Maura porovnává údaje z Fermiho teleskopu za posledních 11 let s měřeními dalších astronomických anomálií, které zaznamenal detektor kosmického záření Pamela na palubě družice Resurs-DK No.1 a experiment Alpha Magnetic Spectrometer na palubě Mezinárodní vesmírné stanice (ISS).

Jejich studie využívá zejména nejrozsáhlejší soubor dat Fermiho družice shromážděných v posledním roce a minimalizuje nejistoty způsobené zářením pozadí. Podle Di Maura to poskytlo informace o prostorovém rozložení GCE, které mohou pomoci vyvrátit několik vysvětlení.

"Pokud by byl tento přebytek způsoben například interakcí mezi kosmickým zářením a atomy, očekávali bychom jeho největší prostorové rozložení při nižších energiích a nejmenší rozptyl při vyšších energiích v důsledku šíření kosmických částic," vysvětlil ve svém prohlášení.

"Moje studie naopak poukazuje na to, že prostorové rozložení přebytku se v závislosti na energii nemění."

Podle Mattii to nikdy předtím nebylo pozorováno a mohlo by to být vysvětleno temnou hmotou, protože si myslíme, že částice temné hmoty by měly mít podobné energie.

"Analýza jasně ukazuje, že přebytek gama záření je soustředěn v galaktickém centru, což je přesně to, co bychom očekávali v srdci Mléčné dráhy, pokud by temná hmota byla skutečně novým typem částic," řekl.

Výzkum Di Maura byl publikován v časopise Physical Review D S informacemi z Science Alert.