Спектр космических электронов — это как отпечатки пальцев на месте преступления. Частицы, прилетающие из глубин Галактики, несут в своих энергиях следы тех, кто их породил. Долгое время картина была смазанной: приборы с широкими энергетическими бинами, словно размытые фотографии, не давали рассмотреть детали. Но недавно в руках учёных оказался чёткий снимок — высокоточный спектр, измеренный прибором ATIC с разрешением около 3%. И на нём проступили неожиданные линии.
Раньше считалось, что все позитроны в космических лучах рождаются вторично: протоны, сталкиваясь с межзвёздным газом, производят электрон-позитронные пары. Но данные PAMELA и Fermi/LAT показали, что доля позитронов растёт с энергией, чего вторичная модель объяснить не может. Возникли два главных подозреваемых: аннигиляция частиц тёмной материи и близкие пульсары — быстро вращающиеся нейтронные звёзды, которые, как маяки, выбрасывают потоки частиц. Оба сценария одинаково хорошо описывали низкоэнергетические данные, и различить их не удавалось.
Новый спектр ATIC изменил правила игры. В области 200–600 ГэВ он показал не гладкую кривую, а отчётливую зубчатую структуру: три пика около 250, 350 и 450 ГэВ и три провала между ними. Статистическая значимость — 99.7%, и структура воспроизвелась в двух независимых полётах. Это не случайные флуктуации, а настоящие отпечатки.
Подгонка тонкой структуры несколькими пульсарами возможна при разумных параметрах. Более того, в этом случае доля позитронов должна быстро расти с энергией, достигая примерно 0.4 при 400–500 ГэВ, что согласуется с данными Fermi/LAT до 200 ГэВ. Так отпечатки пальцев начинают складываться в портрет конкретных источников.
Теперь, когда у нас есть чёткий снимок, остаётся подтвердить его независимыми экспериментами. Если тонкая структура воспроизведётся на других приборах, это станет решающим аргументом в пользу пульсарного происхождения аномалий. И тогда загадка избытка позитронов будет раскрыта — не тёмной материей, а знакомыми космическими маяками.
Прибор ATIC летал на воздушном шаре вокруг Южного полюса трижды, и в двух полётах (ATIC-2 и ATIC-4) тонкая структура спектра электронов воспроизвелась с точностью до деталей, несмотря на разные условия.