Нейтронные звезды. Как понять зомби из космоса

К счастью для Хупера, Слейтер не считала проблему окончательно решенной и продолжила ею заниматься, несмотря на опубликованную ею убедительную статью 2015 года. В начале 2019 года вместе с коллегой-физиком из Массачусетского технологического института Ребеккой Лин она решила пересмотреть свои собственные расчеты, а заодно и прежние расчеты Венигера. На этот раз они с Лин создали цифровую модель Млечного Пути со звездами, газом, пылью и всеми известными пульсарами. Затем они ввели в нее гипотетическую темную материю и некоторые тусклые пульсары, не включенные в первоначальную цифровую модель. Они проанализировали этот искусственный Млечный Путь и обнаружили, что дополнительно введенные пульсары сделали его похожим на галактику, в которой содержится очень мало темной материи, светящейся в гамма-диапазоне, хотя они знали, что она должна быть там, поскольку сами ее туда ввели.

Затем они добавили смоделированную темную материю к фактическим данным, полученным Fermi, чтобы увидеть, что произойдет, если ее ввести в нашу реальную Галактику. И снова обнаружили гораздо меньше темной материи, чем должен был дать сигнал, который они добавили искусственно, но зато гораздо больше точечных источников пульсарного типа. Это означало, что вместо плавно изменяющейся картины, которую они ожидали увидеть, они получили зернистую. Ученые не смогли обнаружить и следа добавленного ими сигнала от темной материи до тех пор, пока не ввели более чем в пять раз больший сигнал, чем тот, который объяснял бы наблюдаемый излишек излучения. Таким образом, сказали они, в статье прежде всего демонстрируется, что предыдущий анализ не позволял обнаружить темную материю, сигнал от нее каким-то образом оставался скрытым¹⁵. “Вы вводите его вручную, чтобы картина профиля получилась гладкой, а она получается пятнистой. Это просто означает, что метод анализа, который вы используете, ошибочно определяет гладкое излучение как пятнистое, – говорит Хупер. – Это не значит, что оно должно быть гладким. Но и не значит, конечно же, что оно образует пятна”. Анализ 2015 года оказался менее надежным, чем предполагалось, и у темной материи все еще оставался шанс.

Хотя в статье не было представлено новых доказательств существования темной материи, она ослабила доказательность объяснения избыточного гамма-излучения Галактики свечением пульсаров. По словам Хупера, по-прежнему неясно, распределено ли избыточное излучение гладко или образует пятна, по крайней мере, на основе имеющегося на сегодня анализа полученных данных. Один из будущих проверочных экспериментов может быть основан на данных, которые телескоп Fermi соберет, изучая крошечные галактики – карликовые сфероидальные галактики, обращающиеся вокруг Млечного Пути. Если частицы темной материи ответственны за избыток излучения, то вимпы в них должны давать очень похожий сигнал, только чуть ослабленный. Когда телескоп Fermi соберет больше данных и мы откроем гораздо больше таких карликовых галактик, возможно, удастся проверить эту идею.

На настоящий момент, однако, статья Слейтер возродила интерес к загадке темной материи. Сама она думает, что пульсары – более вероятное объяснение, и Хупер признает, что в том лагере находится много ученых. “Из десяти случаев, когда обнаруживается какой-то сигнал, который, возможно, связан с новым экзотическим явлением, в девяти случаях он оказывается связан с чем-то уже известным, – говорит он. – И именно так в реальности все и работает. В большинстве случаев вы не открываете новую экзотическую физику, а просто узнаете новые для себя вещи, которые не понимали”.

Обнаружение темной материи, безусловно, было бы огромным открытием. Оно распахнуло бы совершенно новое окно в ту часть Вселенной, которую раньше мы могли наблюдать только по ее гравитационным эффектам, и это стало бы огромным достижением в космологии. Наблюдая гамма-свечение, астрономы могли бы оценить массу темной материи и понять, как она связана со Стандартной моделью физики элементарных частиц, которая на настоящий момент лучше всего описывает то, как все известные частицы и три из четырех известных фундаментальных взаимодействий (электромагнитное, слабое и сильное, но не гравитационное) связаны друг с другом. “Это произвело бы революцию в моей области”, – говорит Слейтер.