Lehet, hogy először sikerült megfigyelni a galaxisunk rejtélyes sötét anyagát

Előfordulhat, hogy először sikerült megfigyelni sötét anyagot: a Tejútrendszer pereméről érkező, egyelőre megmagyarázhatatlan gamma-sugárzást kutatók szerint akár ez is okozhatja, írja a New Scientist. Az elmélet az, hogy a sötét anyagot alkotó részecskék képesek lehetnek egymást kioltani, eközben pedig gamma-fotonokat bocsátanak ki.

Egyelőre azonban nem lehet biztosan megmondani, hogy valóban sötét anyagról van-e szó, további vizsgálatok szükségesek ahhoz, hogy a kutatók kizárják az alternatív magyarázatokat, például más asztrofizikai forrásokat vagy mérési anomáliákat.

Bár az univerzum anyagának 84,5 százalékát alkotja a sötét anyag, a kutatók csak közvetett bizonyítékokat találtak létezésére. Nyilvánvalóan ez az anyag tartja össze a galaxisokat, amelyek forgó mozgásuk miatt gyakorlatilag szétrepülnének: plusz tömeget ad nekik. A sötét anyag valószínűleg ötször gyakoribb, mint a normál anyag, de nem bocsát ki fényt vagy detektálható sugárzást, csupán gravitációs hatása észlelhető. Jelenlétére a tudósok az alapján tudnak következtetni, ahogy a távoli csillagok fényét eltorzítja. Minél nagyobb a torzítás, annál nagyobb a sötét anyag sűrűsége.

Korábban is felmerült már, hogy ismeretlen eredetű gamma-sugárzás sötét anyagra utalhat: 2009-ben a Fermi-űrteleszkóp segítségével kutatók megfigyelték, hogy váratlanul magas a gammasugárzás-koncentráció a Tejútrendszer középpontjában. Ezt elnevezték galaxisközponti gammasugár-többletnek (galactic centre gamma-ray excess, GCE). A legfrissebb modellezések most arra utalnak, hogy ezek a gammasugarak sötétanyag-részecskék annihilációjából származhatnak, vagyis sötét anyag rejtőzhet a galaxisunk középpontjában.

A mostani felfedezést is a Fermi adatai alapján végezték, Totani Tomonori, a Tokiói Egyetem kutatója azt állítja, hogy talán sikerült észlelnie egy ilyen jelet, most a Tejútrendszer külső területeiről.

A sötét anyag egyik vezető jelöltje a gyengén kölcsönható nagy tömegű részecske, vagyis a WIMP. Ezek a hipotetikus részecskék azért olyan nehezen kimutathatók, mert rendkívül ritkán lépnek kölcsönhatásba a már ismert anyaggal. Fizikusok azonban úgy gondolják, hogy időnként önmegsemmisítést hajthatnak végre: ilyenkor két WIMP találkozásakor mindkettő eltűnik, és egy nagy energiájú gamma-sugárvillanás keletkezik.

Ha a sötét anyag valóban az egész Tejútrendszerben létezik, ahogy azt a gravitációs hatása alapján feltételezik, és valóban WIMP-ek alkotják, akkor elvileg halvány gamma-sugárzó derengést kellene látnunk, amit az egymást megsemmisítő részecskék hoznak létre.

Totani most szintén modellezéssel indult neki a sötét anyag kutatásának: megvizsgálta, hogy mekkora gamma-sugárzást kellene látnunk a már ismert források – például csillagok vagy kozmikus sugárzás – alapján, és hogy ezen felül valójában mekkorát látunk a Fermi által összegyűjtött adatokban. A különbségként megmaradó „felesleges” gamma-sugárzás körülbelül 20 gigaelektronvoltos energiacsúcsot mutatott.

A kutató szerint ez pont összhangban van azzal, amit egymást megsemmisítő részecskék produkálhatnak. Úgy véli, hogy ez a jel a jelenleg ismert legígéretesebb jelölt a sötétanyag-eredetű sugárzásra.

Egyelőre azonban korai kijelenteni, hogy minden kétséget kizáróan sötét anyagot sikerült felfedezni, a méréseket ellenőrizni kell, és ki kell azt is deríteni, hogy a gamma-sugárzás nem érkezhetett-e más, eddig ismeretlen eredetből.