Учёные из Венского университета и Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли с помощью машинного обучения пересмотрели одну из давних загадок астрофизики – природу избыточного гамма-излучения в центре Млечного Пути. Новый анализ показал, что гипотезу о тёмной материи как источнике этого сигнала нельзя исключать, что противоречит некоторым предыдущим выводам. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Более десяти лет астрофизики спорят о происхождении так называемого галактического центрального избытка (GCE) – слабого сферического свечения в гамма-диапазоне, которое окружает ядро нашей галактики и простирается на тысячи световых лет. Рассматривались две основные версии: аннигиляция частиц тёмной материи или излучение большого скопления миллисекундных пульсаров – быстро вращающихся нейтронных звёзд.
Прежние статистические методы, как правило, склонялись в пользу версии с пульсарами. Однако они не учитывали важный параметр – энергию каждого отдельного гамма-кванта. Исследователи разработали систему машинного обучения, которая впервые одновременно проанализировала и пространственное распределение сигнала, и энергетический спектр фотонов. Модель обучали на более чем миллионе симуляций наблюдений гамма-лучей.
Учёт энергии фотонов кардинально изменил картину. Новый анализ показал, что если сигнал исходит от точечных источников, подобных пульсарам, то они должны быть чрезвычайно тусклыми. Настолько, что их совокупное излучение практически неотличимо от свечения, которое ожидается при аннигиляции тёмной материи.
Эти выводы усложняют и гипотезу о пульсарах. Согласно расчётам, для генерации наблюдаемого сигнала потребовалось бы не менее 35 тыс. таких объектов в центре Галактики. Это на порядок больше, чем предполагали в ранних моделях, где речь шла о нескольких сотнях или тысячах источников. Хотя работа не доказывает, что гамма-лучи порождает тёмная материя, она ослабляет ключевые аргументы против этой теории и возвращает её в число основных версий. Происхождение GCE остаётся невыясненным.
