Physiker haben die Idee eines Dunkle-Materie-Signals aus dem Zentrum der Galaxie wiederbelebt

Physiker haben die Idee eines Dunkle-Materie-Signals aus dem Zentrum der Galaxie wiederbelebt
Physiker haben die Idee eines Dunkle-Materie-Signals aus dem Zentrum der Galaxie wiederbelebt
Anonim

Wissenschaftler haben gezeigt, dass bestehende Methoden zur Analyse von Daten im Gammabereich den Beitrag eines verschwommenen Signals, das durch die hypothetische Vernichtung von Teilchen der Dunklen Materie verursacht werden könnte, nicht zuverlässig ausschließen können. Infolgedessen können Schlussfolgerungen über die Pulsar-Natur des beobachteten Strahlungsüberschusses aus dem Zentrum der Milchstraße nicht als endgültig angesehen werden, schreiben die Autoren in der Zeitschrift Physical Review Letters.

Dunkle Materie ist der Name einer Familie von Ideen, die eine Reihe von Widersprüchen zwischen Beobachtungen und theoretischen astrophysikalischen Schätzungen auflösen sollen. Die beliebteste Möglichkeit besteht darin, Dunkle Materie als unentdeckte Teilchen darzustellen. Derzeit gibt es keine direkte Bestätigung für das Vorhandensein solcher Objekte.

Nach den allermeisten Modellen der Dunklen Materie sollten ihre Teilchen ausgedehnte Halos bilden, in die alle Galaxien, einschließlich der Milchstraße, eingetaucht sind. In diesem Fall sollte eine merkliche Konzentration solcher Partikel im Zentrum der Systeme beobachtet werden. Gleichzeitig deuten eine Reihe von Theorien darauf hin, dass zwischen ihnen Wechselwirkungen, einschließlich Vernichtung, auftreten können. Das Ergebnis sollte das Auftreten von Photonen sein, deren Energie von der unbekannten Masse der ursprünglichen Teilchen abhängt.

Ähnliche Signale wurden sowohl im Röntgenbereich (eine Strahlungslinie in Richtung der Andromeda-Galaxie und des Perseus-Clusters) als auch im Gammabereich (ein Strahlungsüberschuss vom Zentrum der Milchstraße) aufgezeichnet. Später wurde jedoch die Schlussfolgerung, dass es sich um Spuren der Vernichtung dunkler Materie handelt, als unwahrscheinlich angesehen, da gezeigt wurde, dass solche Merkmale als Ergebnis des Leuchtens einer Population unentdeckter Millisekundenpulsare auftreten können.

Rebecca Leane und Tracy Slatyer vom MIT zeigten, dass die vorherige Analyse, die von Slater mitverfasst wurde, ebenfalls nicht ohne Fehler war. Der Artikel sagte, dass Pulsare im Fermi-Gammastrahlenteleskop wie ziemlich kompakte Objekte aussehen sollten, und wenn man alle bekannten Quellen abzieht, ergibt sich ein Pixel-für-Pixel-Vergleich der verbleibenden Variationen, die durch lokalisierte Quellen viel besser erklärt werden als durch das erwartete verschwommene Leuchten für dunkle Materie. …

Theoretisch wird angenommen, dass die Dunkle Materie nach einer Dichtefunktion mit einem glatten Profil verteilt ist, sodass ihr Signal mit einer Poisson-Verteilung modelliert werden kann. Populationen einzelner Quellen erzeugen jedoch eine weniger gleichmäßige Verteilung, da aufgrund der begrenzten Winkelauflösung mit einer Wahrscheinlichkeit ungleich Null mehrere helle Quellen in einem Pixel und keine in dem anderen vorhanden sein können.

In der neuen Arbeit fügten die Autoren den realen Daten, die vom Programm noch als zu Pulsaren gehörig identifiziert wurden, künstlich das erwartete Signal der Dunklen Materie hinzu. Darüber hinaus produzierte der zuvor erstellte Algorithmus weiterhin Pulsare als Reaktion, selbst wenn das künstliche Signal der Dunklen Materie mit erhöhter Intensität erzeugt wurde, und erst wenn das erwartete Niveau das Zehnfache betrug, begann es korrekt zu bestimmen. Wissenschaftler kommen zu dem Schluss, dass eine solche Analyse keine zuverlässigen Ergebnisse liefert, daher ist es notwendig, zu der Ausgangsposition zurückzukehren, nach der der Überschuss an Gammastrahlen aus dem Zentrum der Milchstraße noch mit dunkler Materie in Verbindung gebracht werden kann.

Zuvor nutzten Physiker das Bild des Schattens eines Schwarzen Lochs, um die Masse der Teilchen der Dunklen Materie zu begrenzen, und fanden bei Beobachtungen der Milchstraße Widersprüchlichkeiten in den Vorhersagen der Theorie der superfluiden Dunklen Materie. Wir haben auch einen speziellen Test an den Hauptmodellen dieser Komponente im Universum durchgeführt - "Welche Art von Dunkler Materie sind Sie?"

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