Astronomowie mogli po raz pierwszy otrzymać namacalny dowód istnienia ciemnej materii w postaci niewyjaśnionych promieni gamma emitowanych z zewnętrznych obszarów Drogi Mlecznej. Chociaż wyniki mają charakter wstępny, opierają się na danych z 15 lat pochodzących z teleskopu promieniowania gamma Fermi należącego do NASA i mogą stanowić przełom w zrozumieniu najbardziej nieuchwytnej substancji we wszechświecie.
Tajemnica ciemnej materii
Ciemna materia stanowi około 85% całej masy Wszechświata, ale pozostaje niewykrywalna konwencjonalnymi metodami. Fizycy spekulują, że może składać się ze słabo oddziałujących cząstek masywnych (WIMP), które, jeśli istnieją, rzadko zderzają się ze zwykłą materią. Jednakże cząstki te powinny od czasu do czasu samounicestwić się, emitując wykrywalne promienie gamma o wysokiej energii.
Przez ponad dziesięć lat naukowcy debatowali, czy nadmiar promieniowania gamma z centrum galaktyki może być takim sygnałem. Teraz Tomonori Totani z Uniwersytetu Tokijskiego sugeruje, że podobny blask występuje w halo Drogi Mlecznej.
Jak wykryto sygnał
Badania Totaniego obejmowały zbudowanie modelu umożliwiającego przewidywanie oczekiwanych poziomów promieniowania gamma ze znanych źródeł (gwiazd, promieni kosmicznych, bąbelków radiacyjnych). Odejmując tę przewidywaną emisję z obserwacji teleskopu Fermiego, ujawniono resztkowe świecenie o energii około 20 gigaelektronowoltów. Ten poziom energii jest zgodny z tym, czego oczekuje się od samounicestwienia WIMP.
„Mimo że badania rozpoczęły się od wykrycia sygnałów ciemnej materii, pomyślałem, że to jak gra na loterii… Jednak kiedy poświęciłem czas na dokładne sprawdzenie i upewnienie się, że wszystko jest w porządku, dostałem gęsiej skórki”. — Tomonori Totani
Pozostałe pytania i zastrzeżenia
Pomimo szumu eksperci zalecają ostrożność. Francesca Calore z francuskiego Narodowego Centrum Badań Naukowych podkreśla trudność dokładnego modelowania wszystkich galaktycznych źródeł promieniowania gamma. Modele stosowane przez firmę Totani wymagają dalszych rygorystycznych testów. Silvia Manconi z Sorbony wskazuje na brak podobnych sygnałów z innych oczekiwanych źródeł (takich jak galaktyki karłowate) jako potencjalną wadę tej teorii.
Anthony Brown z Durham University podkreśla, że kompleksowa analiza wymaga zbadania innych rodzajów promieniowania (fal radiowych, neutrin) wraz z promieniami gamma. Opieranie się na jednym zestawie danych nie wystarczy, ponieważ badania ciemnej materii wymagają „maksymalnej ilości danych wysokiej jakości, jakie można uzyskać”.
Co to oznacza?
Odkrycie potencjalnego świecenia ciemnej materii stanowi znaczący krok naprzód, ale nie jest ostateczne. Potwierdzenie wymaga dalszych badań i weryfikacji krzyżowej z innymi zbiorami danych. Jeśli odkrycie to się potwierdzi, dostarczy najmocniejszego jak dotąd dowodu na istnienie WIMP i zrewolucjonizuje nasze rozumienie ukrytej masy Wszechświata.
