Обсерватория HAWC установила новые ограничения на аннигиляцию тёмной материи в карликовых галактиках

Обсерватория HAWC проанализировала гамма-излучение 17 карликовых сфероидальных галактик и получила новые верхние пределы на скорость аннигиляции тёмной материи.

Исследование ориентировано на WIMP — слабо взаимодействующие массивные частицы, один из главных кандидатов на роль тёмной материи. При аннигиляции пара WIMP может превращаться в стандартные частицы, в том числе в гамма-кванты. Такие гамма-лучи и ищет HAWC.

Авторы использовали до восьми лет данных с HAWC и обновлённые алгоритмы реконструкции событий. Для повышения чувствительности применялось машинное обучение, а также пространственные шаблоны сигналов, построенные с учётом распределения тёмной материи в каждой галактике.

J-фактор — параметр, оценивающий интеграл плотности тёмной материи по линии обзора, чем он выше, тем сильнее ожидаемый сигнал от аннигиляции. Для всех 17 объектов рассчитаны J-факторы и использованы в совместном анализе. Результаты сопоставлены с данными обсерваторий Fermi-LAT, MAGIC, H.E.S.S. и LHAASO.

Прямого сигнала аннигиляции не обнаружено, однако HAWC установила верхние пределы на скорость аннигиляции порядка 10^-23 см³/с для тяжёлых WIMP — в области масс, где предыдущие эксперименты были менее чувствительны.

Анализ включает оценку систематических неопределённостей: проверялись разные модели распределения тёмной материи, влияние калибровки детектора и статистические флуктуации фона. Также рассмотрены разные аннигиляционные каналы (bb, ττ, W+W−, γγ) для надёжной интерпретации пределов.

Новые ограничения сужают допустимую область параметров для тяжёлых WIMP и задают ориентиры для последующих наблюдений и улучшений оборудования. Дальнейшее увеличение времени наблюдений и совершенствование методов разделения сигнал/фон повысит шансы на обнаружение в будущем.

 Источник: arXiv, Фото