В центре нашей галактики что-то не так.
Десятилетиями астрономы наблюдали, как ядро Галактики светится гамма-лучами. Этот свет возникает, когда позитроны — античастицы электронов — сталкиваются с обычной материей и исчезают. Проблема в том, что мы не знаем, откуда берутся все эти позитроны. Известные источники, такие как черные дыры и нейтронные звезды, производят их недостаточно.
Теперь два физика говорят, что могут найти ответ, и он оказался гораздо хуже.
Томас Зигерт и Хироки Йонэда сообщают об обнаружении следов аннигиляции антиматерии вне Млечного Пути. А именно, в газовых облаках, удаляющихся от галактического диска.
«Это стало бы первым обнаружением внегалактической аннигиляции позитронов», — сказал Зигерт. «Само по себе это означало бы, что содержание позитронов в Млечном Пути значительно больше, чем то, что мы наблюдаем внутри него».
Почему мы не можем объяснить производство позитронов в Млечном Пути?
Сигнал, о котором идет речь, представляет собой линию гамма-излучения с энергией 511 килоэлектронвольт. Это уникальный «отпечаток» встречи позитрона и электрона. Они аннигилируют. Бабах. Гамма-лучи.
Астрономы картировали это явление по всему небу на протяжении двадцати лет, используя телескоп INTEGRAL Европейского космического агентства. Миссия завершилась в 2025 году, оставив после себя огромный массив данных. Зигерт и Йонэда тщательно изучили всё это. Они разделили данные на трехлетние периоды, затем на шестилетние и девятилетние. Они искали инструментальные ошибки. Фоновый шум. Сбои.
Сигнал остался. Он усиливался со временем.
И куда именно они смотрели?
Их внимание привлекли два конкретных района:
* Комплекс C: гигантское облако водорода, падающее на Млечный Путь.
* Магелланов поток: газовая лента, тянущаяся за орбитами Большого и Малого Магеллановых Облаков.
Ни в одном из этих мест не должно быть позитронов. Они находятся далеко от энергетических источников, которые их создают. Это означает, что позитроны добрались туда сами. Они покинули Млечный Путь.
Вот самое интересное: чтобы позитроны эффективно аннигилировали, они должны двигаться медленно. Высокоскоростные частицы просто пролетают мимо. Чтобы аннигиляция произошла в отдаленных газовых облаках, позитроны должны были покинуть нашу Галактику на высокой скорости, замедлиться в межгалактической среде, а затем столкнуться с веществом.
Такой механизм «утечки» был совершенно неожиданным.
Сколько антиматерии на самом деле производит Галактика?
Если позитроны утекают наружу до того, как успеют аннигилировать внутри диска, значит, мы недооценивали их общее количество.
Значительно.
Зигерт и Йонэда рассчитали, что Млечный Путь выбрасывает примерно 100 тринтиллионов (это единица с 14 нулями после нее, то есть $10^{14}$) позитронов каждую секунду. Эта цифра в два-три раза выше предыдущих оценок.
«Нам не хватает обычных астрофизических объектов, чтобы объяснить это явление», — отметил Зигерт.
Черные дыры. Радиоактивный распад в звездах. Нейтронные звезды. Ни одно из этих явлений не дает в сумме нового числа. Разрыв между теорией и наблюдением растет.
Возможно ли, что данные неверны? Возможно.
Самый сильный сигнал достиг статистической уверенности в 4 сигма. Это означает, что вероятность того, что это просто случайность, составляет примерно один к 15 000. В физике для подтверждения открытия требуется уверенность в 5 сигма. Результат соблазнительный, но еще не окончательный. Однако авторы уверены в своих выводах. Они видят реальные признаки аннигиляции за пределами нашего галактического района.
Может ли темная материя быть источником антиматерии?
Так что же производит этот избыток?
Обычная астрофизика в затруднении. Числа слишком велики. Источники не подходят.
Зигерт предполагает, что нам следует смотреть в другом месте. Не на звезды, а на невидимый каркас Вселенной.
«Легкие частицы темной материи», — предположил он.
Если частицы темной материи аннигилируют или распадаются, они могут порождать позитроны. Если новая оценка производства верна, стандартные модели темной материи потребуется скорректировать. Или полностью заменить.
НАСА планирует запустить спектрометр и имиджер Комптон (COSI) в 2027 году. Этот телескоп обладает большей чувствительностью, чем INTEGRAL. Он сможет подтвердить или опровергнуть эти «соблазнительные намеки».
До тех пор же мы остаемся с Галактикой, которая содержит больше антиматерии, чем мы думали. Частицы утекают в пустоту.
Где, по вашему мнению, прячется остальная часть?
