Astronomowie mogli po raz pierwszy wykryć nieuchwytną obecność ciemnej materii dzięki niespotykanemu dotąd świeceniu wysokoenergetycznych promieni gamma w halo otaczającym naszą galaktykę. Po przeanalizowaniu danych z Kosmicznego Teleskopu Promieniowania Gamma Fermiego z 15 lat naukowcy zidentyfikowali niezwykłą emisję, którą trudno wyjaśnić tradycyjnymi źródłami. Jeśli odkrycie to się potwierdzi, może to być pierwszy raz, kiedy ludzkość bezpośrednio „zobaczy” ciemną materię – substancję, która stanowi około 84% masy Wszechświata, ale pozostaje zasadniczo nieznana.
Tajemnica ciemnej materii
Naukowcy wiedzą od dziesięcioleci, że widzialna materia stanowi zaledwie około 16% masy Wszechświata. Pozostałe 84% przypisuje się ciemnej materii, która objawia się efektami grawitacyjnymi, ale nie oddziałuje ze światłem. Jedna z wiodących teorii sugeruje, że ciemna materia składa się ze słabo oddziałujących masywnych cząstek (WIMP). Kiedy cząstki te zderzają się ze swoimi antycząstkami, powinny anihilować, uwalniając wykrywalną energię w postaci promieni gamma.
Słaby blask halo
Nowo odkryta poświata pojawia się jako sferyczne halo promieni gamma osiągające szczytową moc 20 miliardów elektronowoltów, co stanowi poziom energii zgodny z teoretycznymi przewidywaniami anihilacji WIMP. Sygnał pochodzi z halo galaktycznego, rozległego obszaru gazu i promieniowania otaczającego Drogę Mleczną. W przeciwieństwie do zatłoczonego centrum galaktyki, w którym roi się od znanych źródeł promieniowania gamma, takich jak pulsary, halo zapewnia stosunkowo czyste środowisko do wykrywania słabych sygnałów.
Dlaczego to jest ważne
Wykrywanie ciemnej materii to monumentalne zadanie. Jego oddziaływanie ze zwykłą materią jest tak słabe, że pozostaje niewidoczne dla bezpośrednich eksperymentów detekcyjnych. Galaktyczne halo, wcześniej niedostatecznie zbadane pod kątem tych celów, ma wyjątkową zaletę: jego względna czystość zmniejsza szum i pozwala na bardziej precyzyjne pomiary. Porównując nową mapę promieniowania gamma ze znanymi źródłami emisji, badacze wyizolowali sygnał resztkowy, który ściśle odpowiada oczekiwanemu kształtowi halo ciemnej materii.
Następne kroki i zastrzeżenia
Chociaż odkrycie to jest obiecujące, nie jest ono rozstrzygające. Sygnał jest słaby, a inne procesy astrofizyczne mogą potencjalnie imitować anihilację ciemnej materii. Niezależna weryfikacja, dodatkowe analizy i poszukiwania w innych środowiskach – np. w galaktykach karłowatych – są kluczowe dla potwierdzenia wyników. Jeśli zostanie to potwierdzone, byłby to nie tylko przełom w astronomii, ale także wymagałby rewizji standardowego modelu fizyki cząstek elementarnych, gdyż ciemna materia stałaby się cząstką nieznaną wcześniej.
Podsumowując, zaobserwowana emisja promieni gamma w halo Drogi Mlecznej dostarcza intrygującej wskazówki na temat istnienia ciemnej materii. Aby potwierdzić ten sygnał, potrzebne są dalsze badania, stanowi on jednak ekscytujący krok w kierunku rozwiązania jednej z najtrwalszych tajemnic wszechświata.
