Исследователи из университета Джона Хопкинса, возможно, нашли ключ к разгадке существования темной материи в загадочном гамма-излучении, наблюдаемом в центре Млечного Пути. Десятилетиями ученые спорили, исходит ли этот свет от столкновений частиц темной материи или от быстро вращающихся нейтронных звезд — миллисекундных пульсаров. Согласно статье в Physical Review Letters, обе гипотезы одинаково вероятны, и если излучение не от звезд, это может стать первым доказательством темной материи.

"Темная материя доминирует во Вселенной и удерживает галактики вместе. Гамма-лучи в центре нашей галактики могут стать нашей первой подсказкой", — говорит соавтор Джозеф Силк, профессор физики и астрономии в университете Джона Хопкинса и исследователь Астрофизического института Парижа.

Команда использовала суперкомпьютеры для моделирования распределения темной материи, впервые учитывая историю формирования Млечного Пути. В ранней Вселенной галактика формировалась из слияния меньших систем, что привело к накоплению темной материи в центре и увеличению столкновений частиц. Модели, учитывающие эти процессы, совпали с данными космического гамма-телескопа Fermi.

Это добавляет к триаде доказательств: гамма-лучи от темной материи генерируют сигнал, идентичный наблюдаемому. Однако пульсары также могут объяснить данные, хотя для этого требуется больше таких объектов, чем известно. "На мой взгляд, чистый сигнал был бы неопровержимым доказательством", — отмечает Силк.

Разрешить загадку поможет новый телескоп Cherenkov Telescope Array, который измерит энергии гамма-лучей: высокие укажут на пульсары, низкие — на темную материю. Исследователи планируют проверить прогнозы в карликовых галактиках-спутниках Млечного Пути. "Возможно, мы подтвердим одну теорию или столкнемся с новой загадкой", — заключает Силк.

Астрономы сообщают об открытии двух новых сильно рассеянных пульсаров в рамках австралийского исследования переменных и медленных переходных процессов SKA Pathfinder (ASKAP). Результаты исследования подробно описаны в исследовательской статье, опубликованной 24 сентября на сервере препринтов arXiv.

В общем, пульсары - это вращающиеся нейтронные звезды с интенсивными магнитными полями, которые, как считается, испускают пучок электромагнитного излучения. Обычно их обнаруживают в виде коротких вспышек радиоизлучения; однако некоторые из них также обнаруживаются с помощью оптических, рентгеновских и гамма-телескопов.

Существуют также сильно рассеянные радиопульсары, поскольку радиоимпульсы от этих объектов проходят через турбулентную межзвездную среду, а многолучевое распространение приводит к рассеянию во времени и пространстве. Эти сильно рассеянные пульсары трудно обнаружить при проведении большинства астрономических исследований.

Теперь группа астрономов под руководством Рахула Сенгара из Института гравитационной физики имени Макса Планка в Германии обнаружила два новых пульсара этого типа в рамках обширного исследования, целью которого является южная плоскость галактики. Их пульсарная природа была подтверждена последующими наблюдениями с помощью радиотелескопа Паркса.

"В этой статье мы представляем открытие двух сильно рассеянных пульсаров — PSR J1646−4451 и PSR J1837−0616, которые входят в выборку из четырех источников с круговой поляризацией, обнаруженных в ходе исследования переменных и медленных переходных процессов ASKAP (VAST), и которые впоследствии были подтверждены как пульсары с помощью радиотелескопа Паркса". исследователи пишут.

Недавно обнаруженные пульсары PSR J1646−4451 и PSR J1837−0616 имеют индексы рассеяния 3,28 и 3,1, в то время как время их рассеяния на частоте 1 ГГц составило 2479 и 2154 миллисекунды соответственно. Эти значения ставят их в число пяти наиболее сильно рассеянных пульсаров, известных на сегодняшний день.

Согласно результатам исследования, период вращения PSR J1646−4451 составляет приблизительно 217 миллисекунд, а показатель дисперсии - 928 пк/см3. Светимость пульсара составляет 8,3 дециллиона эрг/с, напряженность магнитного поля на поверхности - 694 миллиарда Гаусс, а его характерный возраст оценивается примерно в 1,6 миллиона лет. Было измерено, что расстояние до PSR J1646−4451 составляет около 31 000 световых лет.

PSR J1837−0616 вращается примерно в два раза быстрее, чем PSR J1646−4451, поскольку период его вращения составил 118 миллисекунд. Пульсар, расположенный на расстоянии 28 600 световых лет от нас, имеет дисперсию 793,7 пк/см3 и светимость со спином вниз на уровне 100 дециллионов эрг/с. Собранные данные показывают, что напряженность магнитного поля на поверхности PSR J1837−0616 составляет 712 миллиардов Гаусс, а характерный возраст - около 447 300 лет.

Авторы статьи отметили, что их открытие PSR J1646−4451 и PSR J1837−0616 подчеркивает потенциал использования круговой поляризации на изображениях радиоконтинуума в качестве инструмента для идентификации сильно рассеянных пульсаров. Они добавили, что будущие широкоугольные исследования радиоконтинуума будут иметь решающее значение для обнаружения пульсаров, скрытых рассеянием в плоскости галактики, которые по-прежнему являются сложной задачей для традиционных поисков во временной области.

Астрономы сообщили об обнаружении рекордно яркого быстрого радиовсплеска (FRB), получившего обозначение FRB 20250316A и неформальное имя RBFLOAT — «radio brightest flash of all time». Сигнал пришёл из спиральной галактики NGC 4141 в созвездии Большой Медведицы на расстоянии около 130 миллионов световых лет. Его удалось локализовать с беспрецедентной точностью благодаря усовершенствованной сети радиоинтерферометра CHIME.

RBFLOAT стал важной вехой не только из-за рекордной яркости, но и из-за относительной близости: большинство подобных событий фиксировались из гораздо более удалённых галактик. Учёные сумели определить область происхождения радиовсплеска с точностью до нескольких десятков миллидуговых секунд — это соответствует региону размером около 45 световых лет на периферии спирального рукава NGC 4141. Совпадение с инфракрасным источником, ранее замеченным телескопом James Webb, открывает новые возможности для исследований среды вокруг возможного источника.

Особое значение событию придаёт его «одноразовый» характер. Анализ архивных наблюдений за последние шесть лет не выявил повтора активности — это заставляет учёных рассматривать более «взрывные» сценарии происхождения, наряду с гипотезой о магнитарах. Экстремально высокая энергия RBFLOAT ставит под сомнение универсальность существующих моделей формирования FRB и подталкивает к пересмотру механизмов их генерации.

Астрономы называют RBFLOAT началом новой эры в изучении быстрых радиовсплесков: сочетание рекордной яркости, близости и точной локализации превращает его в уникальный «космический лабораторный стенд» для проверки всех теорий об их происхождении.

Международная группа астрономов провела подробные радионаблюдения скопления галактик Abell 3558 и обнаружила в его центре необычное явление — мини-гало, то есть небольшое рассеянное радиоизлучение. Результаты своих исследований они опубликовали 10 июля на сайте arXiv.

Скопления галактик — это самые большие структуры во Вселенной, связанные гравитацией и включающие тысячи галактик. Они формируются, когда массы разных объектов объединяются, и потому являются отличным местом для изучения того, как развиваются галактики и сама Вселенная.

Abell 3558 — массивное скопление галактик, расположенное на расстоянии, соответствующем красному смещению около 0,047. Его масса примерно равна 1,48 квадриллионам масс Солнца, а рентгеновское излучение, которое оно испускает, очень мощное.

Ранее учёные уже знали, что в центре Abell 3558 есть рассеянное радиоизлучение, но его свойства были изучены не полностью. Чтобы разобраться, откуда оно берётся, команда астрономов под руководством Кигана Трехавена из Университета Родса (Южная Африка) использовала радиотелескопы MeerKAT и uGMRT, а также данные других обсерваторий.

Наблюдения показали, что радиоизлучение в центре скопления гораздо более протяжённое, чем считалось раньше — его длина достигает около 1,8 миллиона световых лет. Мощность излучения на частоте 1,4 ГГц составляет примерно 68 мегаватт на герц. Учёные также обнаружили, что излучение распространяется за пределы так называемого холодного фронта — области с резким изменением температуры газа внутри скопления.

Анализ спектра излучения показал, что в некоторых местах спектр «плоский», что говорит о локальном повторном ускорении частиц из-за турбулентности газа. В других областях спектр «круче», и эти зоны совпадают с областями горячего газа с высокой энтропией, но низким давлением.

В итоге астрономы пришли к выводу, что в центре Abell 3558 находится радио-мини-гало — небольшое, но заметное рассеянное радиоизлучение, ограниченное холодными фронтами и вызванное турбулентностью в газе. Кроме того, они заметили гребневидную структуру, которая совпадает с газовым следом и, возможно, связана с крупномасштабной турбулентностью.

Мини-гало обычно встречаются в спокойных, не слишком активных скоплениях с холодными ядрами, где не было крупных столкновений. Их происхождение пока изучается, но считается, что они возникают из-за повторного ускорения частиц, вызванного турбулентностью газа или активностью центральной галактики.

Таким образом, новое исследование помогает лучше понять процессы, происходящие в скоплениях галактик и природу радиоизлучения в них.