1611
Дослідники з Віденського університету та Національної лабораторії ім. Лоуренса в Берклі застосували машинне навчання, щоб по-новому поглянути на одну з найбільш дискусійних загадок астрофізики — так званий надлишок гамма-випромінювання центру Галактики (GCE). Це слабке, приблизно сферичне сяйво гамма-променів, що оточує центр Чумацького Шляху. Понад десятиліття науковці сперечалися, що його породжує. Нові результати, опубліковані в Physical Review Letters, свідчать, що темна матерія залишається життєздатним поясненням і поки що її не можна відкидати.
Надлишок простягається на тисячі світлових років навколо ядра Чумацького Шляху. Одна з можливих причин — темна матерія, що самоанігілює: гіпотетична форма матерії, яка становить значну частку маси Всесвіту, але яку ніколи не виявляли напряму. Інше провідне пояснення — велика популяція мілісекундних пульсарів, швидкообертових нейтронних зір, що випромінюють високоенергетичне випромінювання. Попри роки досліджень, консенсусу не досягли.
«Інтерпретувати сигнал особливо складно, бо центр Галактики — винятково яскрава й «переповнена» ділянка гамма-неба», — пояснює автор дослідження Флоріан Ліст із Віденського університету. Попередні статистичні аналізи загалом схилялися до пояснення пульсарами. Однак ці дослідження випускали з уваги важливе джерело інформації — енергію кожного зареєстрованого гамма-фотона.
Щоб виправити це, команда розробила систему машинного навчання, натреновану на понад мільйоні симульованих спостережень гамма-випромінювання. Уперше метод оцінював одночасно і просторовий розподіл сигналу, і енергії окремих фотонів. За словами дослідників, урахування даних про енергію фотонів суттєво змінює результати.
Раніші дослідження припускали, що сигнал походить від відносно яскравих нерозрізнених джерел — так званих точкових джерел. Новий аналіз показує, що якщо такі джерела й відповідальні, вони мали б бути надзвичайно тьмяними. «Наш аналіз показує, що джерела мали б бути настільки слабкими, що їх було б майже неможливо відрізнити від випромінювання, очікуваного від анігіляції темної матерії», — зазначає співавтор Нік Родд із Берклі.
Результати створюють проблему й для пульсарного пояснення. Якщо сяйво породжують мілісекундні пульсари, то, за дослідженням, їх мало б бути щонайменше 35 000, зібраних у центрі Чумацького Шляху, — набагато більше, ніж кілька сотень чи тисяч, що припускалися в деяких попередніх роботах. Це послаблює один із найсильніших аргументів, що використовувалися проти пояснення темною матерією.
«Походження надлишку центру Галактики — одна з найтриваліших суперечок в астрофізиці, — підсумовує Флоріан Ліст. — Наша робота не доводить, що за сигнал відповідає темна матерія. Але вона свідчить, що поки зарано відкидати цю можливість». Хоча дослідження не дає прямого доказу того, що саме темна матерія породжує гамма-сяйво, воно повертає її до числа правдоподібних пояснень. Наразі джерело надлишку залишається невідомим, і одна з найстійкіших загадок астрономії триває — тепер уже за участю штучного інтелекту як інструмента її розгадування.
