Intrygujące wyniki przyniosły nowe badania niezwykle silnego promieniowania gamma emitowanego w centrum naszej galaktyki. Wynika z nich, że część tej emisji może pochodzić z ciemnej materii – nieznanej substancji tworzącej większość naszego materialnego wszechświata. – To bardzo ekscytujące odkrycie, ale sprawa nie jest jeszcze zamknięta – zaznaczają naukowcy.

Mapa promieniowania gamma w centrum naszej galaktyki - po prawej stronie po eliminacji znanych źródeł została tajemnicza nadwyżkaMapa promieniowania gamma w centrum naszej galaktyki – po prawej stronie po eliminacji znanych źródeł została tajemnicza nadwyżka
Fot. NASA/T. Linden, Univ. of Chicago / Film: NASA Goddard; A. Mellinger, CMU; T. Linden, Univ. of Chicago

Do takich wniosków doszli naukowcy z Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab), Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), Massachusetts Institute of Technology (MIT) i Uniwersytetu Chicagowskiego, którzy przeanalizowali dane dostarczone przez obserwatorium Fermi Gamma-ray Space Telescope. Na ich podstawie stworzyli mapę, która pokazuje, że galaktyczne centrum wytwarza większą ilość wysokoenergetycznego promieniowania gamma, niż można przypisać znanym źródłom. Według nich ta nadwyżka pasuje do niektórych form ciemnej materii.

– Nowa mapa pozwala nam badać ten nadmiar, żeby stwierdzić, czy istnieją inne, konwencjonalne wyjaśnienia, jak np. obecność nieodkrytego pulsara albo zderzenia promieniowania kosmicznego w chmurach gazu – powiedział Dan Hooper, astrofizyk Fermilab i główny autor badań.

– Ten znaleziony przez nas sygnał nie daje się wytłumaczyć w żaden sposób i jest w bliskiej zgodności z przewidywaniami zawartymi w bardzo prostych modelach ciemnej materii.

Ciemna materia tworzy fundament

W centrum galaktyki roi się od różnych źródeł promieniowania, poczynając od będących w interakcji układów podwójnych i odosobnionych pulsarów, a na pozostałościach po supernowych i kolizjach cząsteczek z międzygwiezdnym gazem kończąc. To także obszar, w którym astronomowie spodziewają się znaleźć największe zagęszczenie ciemnej materii, która oddziałuje na zwykłą materię i promieniowanie tylko poprzez grawitację.

Duże ilości ciemnej materii przyciągają normalną materię, tworząc podstawę, na której zbudowane są widzialne struktury takie jak galaktyki. Chociaż nikt nie zna natury ciemnej materii, za najbardziej prawdopodobne jej formy uważa się WIMP (Weakly Interacting Massive Particles), czyli słabo oddziałujące masywne cząstki.

Nadwyżka wpasowuje się w modele

Teoretycy postulują szeroki zakres rodzajów tych cząstek, z których część może albo się wzajemnie unicestwiać, albo podczas zderzeń produkować inne cząstki ulegające szybkiemu rozkładowi. Oba te procesy skutkują emisją promieniowania gamma – najbardziej energetycznej formy światła, rejestrowanego przez Fermi’s Large Area Telescope (LAT). Kiedy astronomowie ostrożnie oddzielili ilości tego promieniowania odpowiadające emisji ze wszystkich dotychczas poznanych źródeł w galaktycznym centrum, okazało się, że zostaje pewna część nieprzypisana do żadnego z nich.

Ta nadwyżka osiąga od 1 do 3 mld GeV (elektronowoltów) – około miliarda więcej niż światło widzialne – i rozciąga się na co najmniej 5 tys. lat świetlnych od centrum galaktyki. Hooper i jego współpracownicy doszli do wniosku, że energii o podobnej wartości dostarcza anihilacja cząsteczek ciemnej materii o masach pomiędzy 31 a 40 GeV, przy czym zachowana jest też zgodność pod względem widma promieniowania, jego symetrii wokół centrum galaktyki i ogólnej jasności. W publikacji przedstawiającej te badania naukowcy podkreślają, że trudno znaleźć dopasowanie tych wszystkich cech w dotychczasowych wyjaśnieniach takiego promieniowania.Będą sprawdzać tezę

– Ciemna materia w tym zakresie może być badana poprzez bezpośrednie wykrycie albo przez Wielki Zderzacz Hadronów (LHC). Jeśli zatem rzeczywiście mamy do czynienia z ciemną materią, to z powodu braku bezpośredniej detekcji poznajemy ją poprzez jej interakcje. To bardzo ekscytujący sygnał, ale sprawa nie jest jeszcze zamknięta. W przyszłości być może spojrzymy wstecz i będziemy mogli powiedzieć, że to był ten moment, gdy po raz pierwszy natrafiliśmy na anihilację ciemnej materii – powiedziała współautorka publikacji Tracy Slatyer, fizyk teoretyczny z MIT.

Naukowcy zastrzegają jednak, że na razie taka interpretacja nadwyżki promieniowania w galaktycznym centrum zostanie poddania licznym sprawdzianom – w innych astronomicznych obiektach, w Wielkim Zderzaczu oraz różnych innych eksperymentach prowadzonych na świecie.

– Trwa współpraca przy projekcie Fermi LAT w celu zbadania niezwykle złożonego centralnego regionu galaktyki. Do czasu zakończenia tych badań nie możemy ani potwierdzić, ani obalić tej ciekawej analizy – powiedział Douglas Finkbeiner, profesor astronomii i fizyki w CfA.

Źródło: NASA, tm

Polecane:

Japonia - dwa razy zatrzęsła się ziemia, magnituda 6.0 i 6.1
Szwajcaria - Gigantyczny przekręt na 6 bilionów dolarów, to 13-krotność rocznego PKB Polski
Gwatemala - Silne trzęsienie ziemi na głębokości 42 km, magnituda 7.4, są ranni i zniszczenia
USA - Wykoleił się pociąg w stanie Minnesota, do gruntu przedostało się 120 tysięcy litrów ropy naft...
Sięga tam, gdzie wzrok nie sięga, teleskop Hubble'a podgląda narodziny i śmierć gwiazd dzięki najnow...
Kometa C/2014 S3 (PANSTARRS), z okresu formowania się Ziemi, po miliardach lat powróciła z krańców U...
Kalifornia, USA - W pobliżu uskoku San Andreas wykryto na dużą skalę pionowe ruchy skorupy ziemskiej
USA - Trąba powietrzna sparaliżowała miasto Tulsa w stanie Oklahoma, dziesiątki osób w szpitalach
Fioletowy obłok nad Marsem, krótko po silnym rozbłysku na Słońcu klasy X8.2