Астрофизики уточнили характеристики загадочного избытка гамма-излучения в центре Млечного Пути

Учёные из коллаборации Fermi-LAT опубликовали новое исследование, посвящённое так называемому галактическому центральному избытку (GCE) — аномальному гамма-излучению, исходящему из центра Млечного Пути. Используя оптимизированную многоступенчатую процедуру подгонки и итеративный алгоритм поиска источников, авторы смогли существенно уменьшить систематические погрешности, связанные с моделированием межзвёздной среды и точечных источников.

Анализ показал, что остаточные расхождения между моделью и данными не превышают 10% на области размером 40° ? 40° с центром в галактическом центре. Исследователи проверили более 100 вариантов моделей межзвёздного излучения на основе GALPROP, а также несколько вариантов анализа, включая маскировку галактической плоскости и ограничение энергетического диапазона.

Восстановленный профиль поверхностной яркости GCE оказался сильно сконцентрирован к центру и хорошо описывается обобщённым сферическим профилем Наварро–Френка–Уайта (gNFW) с внутренним наклоном ? ? 1.15. При этом модели, основанные на структурах балджа (ядерный балдж и ящикообразный балдж), не смогли воспроизвести полную радиальную форму избытка, особенно на угловых расстояниях около 1–2° и за пределами 8°.

Напротив, компонента, мотивированная гипотезой тёмной материи, обеспечила хорошее описание во всём диапазоне углов. Более того, она остаётся статистически значимой во всех протестированных моделях, включая те, где одновременно учитываются балдж-темплейты. Это усиливает аргументы в пользу возможной связи GCE с частицами тёмной материи.

Авторы также представили обновлённые измерения спектра GCE в диапазоне от 0,5 до 1000 ГэВ. Спектр подтверждает пик при энергии в несколько ГэВ, а выше десятков ГэВ установлены жёсткие верхние пределы на уровне ~10?? ГэВ·см??·с??·ср??. Такие ограничения важны для проверки моделей аннигиляции или распада тёмной материи.

Полученные результаты значительно улучшают понимание морфологии и спектра GCE. Они позволяют более чётко разделять астрофизические и темноматериальные сценарии, что может стать ключом к разгадке природы этого загадочного излучения.