Учёные допускают, что тёмная материя действительно состоит из частиц со слабым взаимодействием, а не является полем. Однако природа этих частиц остаётся предметом споров — наиболее популярной остаётся гипотеза о существовании вимпов (WIMP).
Обнаружить вимпы напрямую крайне сложно, но их аннигиляция должна порождать характерный яркий гамма-всплеск. Именно такой сигнал был недавно зафиксирован — правда, речь пока идёт не об открытии, а о необычном наблюдении, требующем независимой проверки.
Астрофизики Китайской академии наук изучили архивные данные космического телескопа Fermi и обнаружили узкую линию излучения с энергией около 43,2 ГэВ. Для анализа использовались данные Fermi-LAT за 15,5 лет наблюдений.
Исследователи искали гамма-линии — резкие спектральные всплески, которые считаются одним из ключевых индикаторов возможного существования тёмной материи в виде вимпов. Для анализа были выбраны 13 массивных близлежащих скоплений галактик.
Наиболее сильный сигнал был зафиксирован в направлении скоплений Девы, Печи и Змееносца. Линия на энергии около 43 ГэВ напрямую связана с гипотезой вимпов — слабо взаимодействующих массивных частиц, одних из главных кандидатов на роль тёмной материи.
Согласно этой гипотезе, частицы тёмной материи могут сталкиваться друг с другом и аннигилировать, порождая другие частицы, включая гамма-кванты с определённой характерной энергией.
В отличие от широкого спектра обычных астрофизических источников излучения, резкий и характерный всплеск на графике мог бы стать своеобразным «отпечатком пальца» процесса аннигиляции частиц тёмной материи.
Поэтому обнаружение устойчивой гамма-линии с нужными характеристиками рассматривается как одно из наиболее убедительных косвенных доказательств существования частиц тёмной материи.
После учёта всех возможных эффектов и исключения инструментальной ошибки учёные получили статистическую значимость сигнала около 4,3 сигма для трёх скоплений и 3,7 сигма для всей выборки в целом.
Для официального подтверждения открытия в физике требуется значимость не менее 5 сигма, поэтому говорить об обнаружении тёмной материи пока преждевременно. Учёные допускают, что для объяснения сигнала может понадобиться более сложная модель тёмной материи или редкий астрофизический источник.