Темная материя может «распадаться»: новые данные XRISM указывают на аномальные линии в спектрах галактических скоплений

Ученые исследуют гипотезу «распадающейся» темной материи (DDM), которая может оставлять уникальные следы в виде специфических линий в рентгеновском или гамма-диапазоне. Новое исследование, опубликованное в The Astrophysical Journal Letters, показывает, что эти сигналы потенциально можно обнаружить в неопознанных линиях рентгеновского излучения в спектрах скоплений галактик.

Космическая обсерватория XRISM изучает горячую и энергичную Вселенную, захватывая рентгеновские лучи. Автор: NASA

Как отмечает ведущий автор работы, профессор Мин Сун из Университета Алабамы в Хантсвилле, скопления галактик являются идеальной целью для поиска, поскольку примерно 85% их массы составляет темная материя, распределение которой хорошо моделируется.

Исследователи использовали данные космического телескопа XRISM, разработанного JAXA и NASA при поддержке ESA. В отличие от предыдущих исследований, опиравшихся на данные матриц ПЗС с низким энергетическим разрешением, XRISM предоставил высокоточные спектры, способные разрешить неопознанную линию излучения на уровне около 3,5 кэВ, которая долгое время оставалась астрономической аномалией.

«Почти все прошлые исследования использовали данные ПЗС, которым не хватало необходимого энергетического разрешения. Теперь XRISM предоставляет спектры высокого разрешения, которые могут разрешить эту линию», — пояснил Мин Сун.

Основным кандидатом на источник загадочной линии считается гипотетическая частица — «стерильное» нейтрино, которое взаимодействует с обычной материей только через гравитацию. Его распад мог бы генерировать наблюдаемое излучение.

Хотя слабовзаимодействующие массивные частицы (вимпы) по-прежнему считаются ведущим кандидатом на роль темной материи, отсутствие их обнаружения заставляет ученых рассматривать альтернативные сценарии. Данные XRISM уже позволили установить самые строгие на сегодня ограничения на свойства стерильных нейтрино в диапазоне 5–30 кэВ.

Ученые ожидают, что в течение следующих 5–10 лет, по мере накопления данных XRISM, они либо окончательно обнаружат сигнал распада темной материи, либо существенно улучшат существующие ограничения на ее свойства.

Больше информации: XRISM Constraints on Unidentified X-Ray Emission Lines, Including the 3.5 keV Line, in the Stacked Spectrum of 10 Galaxy Clusters, The Astrophysical Journal Letters (2025). DOI: 10.3847/2041-8213/ae17ad