Почетком 1930-их, швајцарски астроном Фриц Цвики приметио је да се многе галаксије крећу много брже него што би њихова видљива маса требало да дозвољава. Ово необично кретање навело га је да предложи да нека врста невидљиве структуре – тамне материје – обезбеђује додатну гравитацију потребну да те галаксије остану нетакнуте. Скоро век касније, НАСА-ин Ферми гама-свемирски телескоп је можда ухватио прве директне доказе ове мистериозне супстанце, нудећи могућност да се коначно „види“ тамна материја.
Тамна материја је остала једна од највећих непознаница у астрономији откако је први пут предложена. До сада су научници могли да га проучавају само индиректно посматрајући како утиче на обичну материју, као што је начин на који производи довољну гравитацију да држи галаксије заједно. Директно откривање није било могуће јер честице тамне материје не ступају у интеракцију са електромагнетном силом – што значи да не апсорбују, рефлектују или емитују светлост.
ВИМП хипотеза и предвиђени гама зраци
Многи истраживачи верују да је тамна материја направљена од масивних честица са слабом интеракцијом, или ВИМП-а. Сматра се да су ове честице теже од протона и да делују тако слабо са нормалном материјом да их је изузетно тешко открити. Међутим, теорија сугерише да када се два ВИМП-а сударе, они се међусобно уништавају и ослобађају енергетске честице, укључујући фотоне гама зрака.
Научници су провели године испитујући регионе у којима би требало да буде концентрисана тамна материја, посебно центар Млечног пута, тражећи ове специфичне гама зраке. Користећи нове податке са свемирског телескопа гама-зрака Ферми, професор Томонори Тотани са Универзитета у Токију сада верује да је идентификовао предвиђени сигнал гама зрака повезан са уништавањем честица тамне материје.
Тотанијеви налази се појављују у Часопис за космологију и физику астрочестица.
Хало од 20 ГеВ гама зрака у близини центра Млечног пута
„Детектовали смо гама зраке са енергијом фотона од 20 гигаелектронволти (или 20 милијарди електронволти, изузетно велике количине енергије) које се протежу у халоликој структури према центру галаксије Млечни пут. Компонента емисије гама зрака се у потпуности поклапа са обликом који се очекује од ореола тамне материје“, рекао је Тотани.
Измерени енергетски спектар гама зрака, који описује како интензитет емисије варира, блиско се поклапа са предвиђањима модела за анихилацију хипотетичких ВИМП-а са масама отприлике 500 пута већим од протона. Процењена учесталост ових догађаја анихилације на основу посматраног интензитета гама зрака такође се уклапа у очекиване теоријске опсеге.
Процена могућности великог продора
Тотани објашњава да се образац гама зрака не може лако упоредити са другим познатим изворима или чешћим астрофизичким процесима. Због тога, он посматра податке као снажног кандидата за дуго тражену емисију гама зрака из тамне материје.
„Ако је ово тачно, према обиму мог сазнања, то би било први пут да је човечанство ‘видело’ тамну материју. И испоставило се да је тамна материја нова честица која није укључена у тренутни стандардни модел физике честица. Ово означава велики развој у астрономији и физици“, рекао је Тотани.
Следећи кораци и независна верификација
Иако је Тотани сигуран у своју анализу, наглашава да је независна потврда неопходна. Други истраживачи ће морати да прегледају податке како би потврдили да је халолично зрачење заиста резултат уништавања тамне материје, а не другог астрофизичког извора.
Даља подршка могла би доћи од проналажења истог потписа гама зрака у другим регионима богатим тамном материјом. Патуљасте галаксије које круже унутар ореола Млечног пута сматрају се посебно обећавајућим. „Ово би се могло постићи када се акумулирају још подаци, а ако је тако, то би пружило још јачи доказ да гама зраци потичу из тамне материје“, рекао је Тотани.
Финансирање: Овај рад је подржан од стране ЈСПС/МЕКСТ КАКЕНХИ Грант Нумбер 18К03692.
