Биздин үй галактикасынын борборундагы караңгы зат 

Ферми телескобу биздин үй галактикабыздын борборундагы ашыкча γ-нурларынын эмиссиясын так байкоо жүргүзгөн, ал сфералык эмес жана тегиз болуп көрүнгөн. Галактикалык борбордун ашыкчасы (GCE) деп аталган бул ашыкча γ-нур караңгы заттын бөлүкчөлөрүнүн талапкери болгон начар өз ара аракеттенүүчү массивдүү бөлүкчөлөрдүн (WIMPs) өзүн-өзү жок кылуусунун продуктусу катары пайда болгон караңгы заттын мүмкүн болгон кол тамгасы. Бирок галактикалык борбордо байкалган ашыкча γ-нурлары да эски миллисекунддук пульсарларга (MSPs) байланыштуу болушу мүмкүн. Буга чейин, ал караңгы заттын (DM) улам GCE морфологиясы тоголок болот деп кабыл алынган. Жакында жасалган симуляциялык изилдөө DMден улам гамма-нурлануу морфологиясы кыйла шар эмес жана тегиз болушу мүмкүн экенин көрсөттү. Бул байкалган GCE үчүн караңгы заттын (DM) аннигиляциясы жана миллисекунддук пульсарлар (MSPs) гипотезалары бирдей мүмкүн экендигин билдирет. Караңгы заттын (DM) жок болушунда пайда болгон гамма нурлары болжол менен 0.1 тера-электрон-вольт (TeV) өтө жогорку энергия деңгээлине ээ болмок. Стандарттык гамма-нур телескоптор бул жогорку энергиялуу фотондорду түз аныктай албайт. Демек, кара заттын (DM) Галактикалык борбордун (GCE) моделин тастыктоо Черенков телескоп массивинин обсерваториясы (CTAO) жана Түштүк кең талаа гамма-нур обсерваториясы (SWGO) сыяктуу тера γ-нурлуу обсерваториялар тарабынан изилдөөлөр аяктагандан кийин мүмкүн болмок.

Караңгы материянын тарыхы 1933-жылы Фриц Цвикинин Кома кластериндеги тез кыймылдуу галактикалар кандайдыр бир жол менен көрүнбөгөн, бирок галактикалардын ыдырашын токтотуу үчүн адекваттуу гравитациялык таасир көрсөткөн кошумча материяларсыз биригип, туруктуу боло албасын байкагандан башталган. Ал мындай көзгө көрүнбөгөн материяга карата «караңгы зат» деген терминди ойлоп тапкан. 1960-жылдары Вера Рубин караңгы затты түшүнүүгө чоң салым кошкон. Ал Андромеда жана башка галактикалардын сырткы четтериндеги жылдыздар борборду көздөй жылдыздардын ылдамдыгындай ылдамдыкта айланып жатканын белгиледи. Бардык байкалган материянын берилген суммасы үчүн галактика бөлүнүп учуп, галактикаларды чогуу кармап турган жана алардын жогорку ылдамдыкта айланышына себеп болгон кошумча көзгө көрүнбөгөн заттардын болушун талап кылышы керек. Анын Андромеда галактикасынын айлануу ийри сызыктарын өлчөөлөрү караңгы заттын эң алгачкы далилин камсыз кылган.  

Эми биз караңгы зат жарык же электромагниттик күч менен өз ара аракеттенбестигин билебиз. Ал жарыкты же башка электромагниттик нурларды сиңирип албайт, чагылдырбайт же чыгарбайт жана көзгө көрүнбөйт, ошондуктан караңгы деп аталат. Бирок ал гравитациялык жактан топтолуп, кадимки материяга гравитациялык таасир тийгизет жана анын космосто болушу жалпысынан ушундайча тыянак чыгарылат. Галактикалар Ааламдын массалык энергия мазмунунун 26.8% түзгөн караңгы материянын гравитациялык таасири менен бирге тең салмактуулукта кармалат, ал эми бүт байкалуучу аалам, анын ичинде биз баарыбыз түзгөн бариондук кадимки материя ааламдын 4.9% гана түзөт. Ааламдын массалуу энергиясынын калган 68.3% кара энергия болуп саналат.  

Чынында караңгы зат эмне экени белгисиз. Негизги бөлүкчөлөр жок Стандарттык модель караңгы зат болушу үчүн зарыл болгон касиеттерге ээ. Балким, стандарттык моделдеги бөлүкчөлөрдүн өнөктөшү болгон гипотетикалык "суперсимметриялык бөлүкчөлөр" караңгы затты түзөт. Балким, караңгы заттын параллелдүү дүйнөсү бардыр. WIMP (алсыз өз ара аракеттенүүчү массивдик бөлүкчөлөр), аксиондор же стерилдүү нейтрино стандарттык моделден тышкары гипотезаланган бөлүкчөлөр болуп саналат, алар алдыңкы талапкерлер болуп саналат. Бирок мындай бөлүкчөлөрдү аныктоодо азырынча эч кандай ийгиликке жетише элек.  

бир нече долбоорлор бар (мисалы XENON эксперименти, DarkSide-20k долбоору, EURECA Rxperiment, жана РЕС-НОВА) учурда кара заттын бөлүкчөлөрүн түз аныктоо боюнча жүрүп жатат. Булар негизинен суюк асыл газ детекторлору же караңгы заттын бөлүкчөлөрүнүн өз ара аракетинен алсыз сигналдарды аныктоо үчүн иштелип чыккан криогендик детекторлор. Бирок, көптөгөн жаңы ыкмаларга карабастан, эч бир долбоор караңгы заттын кандайдыр бир бөлүкчөсүн түздөн-түз аныктай алган жок. 

Караңгы заттын кыйыр далили үчүн, караңгы заттын гравитациялык эффекттерин издөөгө болот, анткени Фриц Цвики жана Вера Рубин караңгы материяны ачкан сыяктуу, байкалган кадимки материя үчүн ылдамдыгы пропорционалдуу эмес жогору болгонуна карабастан, галактикалар кантип чогуу кармалып турганын изилдеп чыгышкан. Линзанын гравитациялык эффекттери (жарыктын ийилиши) жана жылдыздардын космостогу кыймылына тийгизген таасири да караңгы заттын бар экендигине кыйыр далил боло алат. Мындан тышкары, караңгы зат бөлүкчөлөрү мейкиндикте бири-бири менен кагылышканда пайда болгон аннигиляция продуктулары (мисалы, гамма-нурлар, нейтрино жана космостук нурлар) да караңгы заттын бар экенин көрсөтө алат. Караңгы материя бөлүкчөлөрүнүн жок болуу продуктуларынын негизинде болжолдонгон ушундай жерлердин бири биздин үй галактика Саманчынын жолу болуп саналат.  

Саманчынын жолу галактикабыздын борборундагы караңгы затты аныктоо  

Саманчынын жолунун (MW) борборунда ашыкча диффузиялык микротолкундуу борбордук жарыктын белгилери бар болчу. Ашыкча жаркыроо WIMP караңгы материянын аннигиляциясында пайда болгон релятивисттик электрондордон жана позитрондордон синхротрондук эмиссияга байланыштуу деп сунушталган, демек, бир нече жүз ГэВге чейинки энергетикалык диапазондо кеңейтилген диффузиялык γ-нур сигналы болжолдонгон. Кийинчерээк, Ферми-Ларге Аймактык Телескобу (LAT) Галактикалык борбордун ашыкча бөлүгү (GCE) катары аныкталган γ-нур сигналын аныктады. Көп өтпөй, Галактикалык борбордун ашыкча болушу (GCE) эски нейтрон жылдыздарынан (миллисекунддук пульсарлар) да болушу мүмкүн экени белгилүү болду. GCEнин морфологиясы маанилүү болот деп ойлошкон - симметриялуу сфералык формадагы GCE караңгы заттын (DM) бөлүкчөлөрүнүн жок болушунан γ-нурларынын эмиссиясын көрсөтөт, ал эми GCEдин жалпак морфологиясы миллисекунддук пульсарлардан (MSP) γ-нурларынын эмиссиясын көрсөтөт.  

Саманчынын жолу галактикалык борборуна Ферми-Чоң Аймактык Телескоп (LAT) аркылуу кеңири байкоо жүргүзүүдө жалпак асфериктик аныкталды. Адатта, байкалган асфериктикти эски жылдыздар (MSP) менен байланыштырууга болот, бирок 2025-жылдын 16-октябрында жарыяланган акыркы изилдөө эски жылдыздар (MSP) жана караңгы материяны (DM) жок кылуу моделдери тарабынан болжолдонгон GCE морфологиялары айырмаланбайт деген тыянакка келген.   

Караңгы заттын таралышын изилдөө үчүн изилдөөчүлөр MW (Саманчынын жолу) сымал галактикалардын морфологиясын симуляциялашты. Алар галактикалардын айланасындагы, ошондой эле галактикалардын борбордук аймактарынын тегерегиндеги караңгы материянын галолору анизотроптук моделде болжолдонгондой сейрек сфералык экенин аныкташкан. Анын ордуна, талдоо бардык галактикалар үчүн караңгы заттын тыгыздыгынын проекциясын көрсөттү. Бул аксимметриялык эмес караңгы материянын (DM) бөлүштүрүлүшү Ааламдын тарыхындагы алгачкы үч миллиард жыл ичиндеги Саманчынын жолу галактикасынын биригүү тарыхында да көрсөтүлгөн. GCE байкалган морфологиясы борбордук чөлкөмдүн үстүнөн тегизделген, ал жалпысынан эски жылдыздын (MSP) жайылышына мүнөздүү деп эсептелет. Жаңы изилдөө караңгы зат (DM) окшош кутуча бөлүштүрүүнү жаратаарын көрсөттү. Ошентип, байкалган GCE үчүн караңгы заттын (DM) аннигиляциясы жана миллисекунддук пульсарлар (MSPs) гипотезалары бирдей мүмкүн.   

Байкалган GCE караңгы материядан (DM) же миллисекунддук пульсарлардан (MSPs) уламбы, Черенков телескоп массивдик обсерваториясы (CTAO) жана Түштүк кең талаа гамма-нурлар обсерваториясы (SWGO) сыяктуу γ-нурлары обсерваториялары келечекте тера-гамма нурларын изилдөөнү аяктаганда билинет. Галактикалык борбордо караңгы заттын (DM) аннигиляция продуктусу катары өндүрүлгөн гамма нурлары болжол менен 0.1 тера-электрон-вольт (TeV) өтө жогорку энергия деңгээли менен ультра жогорку энергиялуу фотондор болмок. Стандарттык гамма-нур телескоптор бул жогорку энергиялуу фотондорду түз аныктай албайт. Тера-гамма нурлары CTAO жана SWGO сыяктуу келечектеги γ-нур обсерваториялары үчүн маанилүү бута болуп калат.  

Бул изилдөө космостогу караңгы материяны жок кылуу продуктулары аркылуу аныктоодо алдыга жасалган кадам, бирок галактикалык борбордо караңгы заттын болушу келечекте CTAO же SWGO сыяктуу ультра жогорку энергиялуу γ-нур обсерваториялары тарабынан ырастоону талап кылат. Караңгы материя илиминдеги олуттуу прогресс ар кандай DM бөлүкчөлөрүн түздөн-түз аныктоо болмок.  

*** 

Колдонулган адабияттар:  

1. Hochberg, Y., Kan, YF, Leane, RK et al. Караңгы затты аныктоонун жаңы ыкмалары. Nat Rev Phys 4, 637–641 (2022). https://doi.org/10.1038/s42254-022-00509-4 

2. Misiaszeka M. жана Rossib N. 2024. Түздөн-түз караңгы затты аныктоо: сын карап чыгуу. Symmetry 2024, 16(2), 201; DOI: https://doi.org/10.3390/sym16020201  

3. Instituto de Física Corpuscular. Караңгы затты издөө: көзгө көрүнбөгөндү аныктоонун жаңы ыкмасы. 22 август 2025. Жеткиликтүү даректе https://webific.ific.uv.es/web/en/content/search-dark-matter-new-approach-detecting-invisible 

4. Muru MM, et al 2025. Fermi-LAT Галактикалык борбору Саманчынын жолу галактикасынын симуляцияларында кара заттын ашыкча морфологиясы. Physical Review Letters. 135, 161005. 2025-жылдын 16-октябрында жарыяланган. DOI: https://doi.org/10.1103/g9qz-h8wd . arXivде алдын ала басып чыгаруу версиясы. 2025-жылдын 8-августунда берилген. DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2508.06314  

5. Джонс Хопкинс университети. Жаңылыктар - Саманчынын жолундагы сырдуу жаркырап караңгы заттын далили болушу мүмкүн. 2025-жылдын 16-октябрында жайгаштырылган. Бул даректе жеткиликтүү https://hub.jhu.edu/2025/10/16/mysterious-glow-in-milky-way-dark-matter/  

6. Лейбниц астрофизика институту. Жаңылыктар – Саманчынын жолу караңгы материянын жок болушуна байланыштуу гамма-нурлардын ашыкчалыгын көрсөтөт. 2025-жылдын 17-октябрында жайгаштырылган. Бул даректе жеткиликтүү https://www.aip.de/en/news/milkyway-gammaray-darkmatter-annihilation/  

7. Ферми Гамма-нурлуу космостук телескобу. дареги боюнча жеткиликтүү https://science.nasa.gov/mission/fermi/  

8. Черенков атындагы телескоптук обсерватория (КТАО). дареги боюнча жеткиликтүү https://www.ctao.org/emission-to-discovery/science/  

9. Түштүк кең талаа гамма-нур обсерваториясы (SWGO). дареги боюнча жеткиликтүү https://www.swgo.org/SWGOWiki/doku.php?id=swgo_rel_pub  

10. Тарту обсерваториясы. Ааламдын караңгы тарабы. дареги боюнча жеткиликтүү https://kosmos.ut.ee/en/dark-side-of-the-universe 

***