Astronomen hebben mogelijk het eerste tastbare bewijs van donkere materie waargenomen via een onverklaarbare gammastraling die uit de buitenste gebieden van het Melkwegstelsel komt. Hoewel voorlopig, zouden de bevindingen – gebaseerd op 15 jaar aan gegevens van NASA’s Fermi Gamma-ray Space Telescope – een doorbraak kunnen betekenen in het begrijpen van de meest ongrijpbare substantie van het universum.
Het mysterie van donkere materie
Donkere materie vormt ongeveer 85% van alle massa in het universum, maar is nog steeds niet op te sporen met conventionele middelen. Natuurkundigen theoretiseren dat het zou kunnen bestaan uit zwak op elkaar inwerkende massieve deeltjes (WIMPs) die, als ze bestaan, zelden in botsing zouden komen met reguliere materie. Deze deeltjes zouden echter af en toe zichzelf moeten vernietigen, waarbij ze detecteerbare hoogenergetische gammastraling uitzenden.
Al meer dan tien jaar debatteren wetenschappers over de vraag of overtollige gammastraling uit het galactische centrum zo’n signaal zou kunnen zijn. Nu suggereert Tomonori Totani van de Universiteit van Tokio dat er een soortgelijke gloed aanwezig is in de halo van de Melkweg.
Hoe het signaal werd gevonden
Het onderzoek van Totani omvatte het construeren van een model om de verwachte niveaus van gammastraling uit bekende bronnen (sterren, kosmische straling, stralingsbellen) te voorspellen. Wanneer deze voorspelde straling werd afgetrokken van de waarnemingen van de Fermi-telescoop, werd een restgloed van ongeveer 20 giga-elektronvolt onthuld. Dit energieniveau komt overeen met wat zou worden verwacht van zelfvernietiging door WIMP.
“Hoewel het onderzoek begon met als doel signalen van donkere materie te detecteren, dacht ik dat het was alsof ik meedeed aan de loterij… Maar toen ik de tijd nam om het nauwgezet te controleren en er zeker van was dat het klopte, kreeg ik kippenvel.” — Tomonori Totani
Resterende vragen en waarschuwingen
Ondanks de opwinding dringen deskundigen aan op voorzichtigheid. Francesca Calore van het Franse Nationale Centrum voor Wetenschappelijk Onderzoek benadrukt de moeilijkheid van het nauwkeurig modelleren van alle galactische bronnen van gammastraling. De door Totani gebruikte modellen moeten verder grondig worden getest. Silvia Manconi van de Sorbonne Universiteit wijst op de afwezigheid van soortgelijke signalen uit andere verwachte bronnen (zoals dwergstelsels) als een potentiële fout in de theorie.
Anthony Brown van de Universiteit van Durham benadrukt dat voor een alomvattende analyse naast gammastraling ook andere soorten straling (radiogolven, neutrino’s) moeten worden onderzocht. Vertrouwen op één enkele dataset is onvoldoende, omdat onderzoek naar donkere materie “zoveel hoogwaardige gegevens vereist als je kunt krijgen.”
Wat dit betekent
De detectie van deze potentiële gloed van donkere materie betekent een belangrijke stap voorwaarts, maar is verre van doorslaggevend. Bevestiging vereist verder onderzoek en kruisvalidatie met andere datasets. Indien geverifieerd zou deze ontdekking het sterkste bewijs tot nu toe leveren voor het bestaan van WIMP’s en een revolutie teweegbrengen in ons begrip van de verborgen massa van het universum.
