Naučnici se možda približavaju mogućnosti potvrđivanja postojanja tamne materije – nevidljive tvari za koju se smatra da čini više od četvrtine kosmosa – dok proučavaju difuzni sjaj gama zraka blizu centra naše galaksije.
Sve vidljivo u univerzumu napravljeno je od obične materije – od zvezda i planeta do ljudi, i svega što vidimo oko nas. Obična materija se može videti u talasnim dužinama od infracrvene do vidljive svetlosti i gama zraka, ali čini samo oko pet odsto celokupnog univerzuma.
Tamna materija, koja ne apsorbuje, ne reflektuje niti emituje nikakvu svetlost, izgleda da čini oko 27 odsto univerzuma, dok druga misteriozna komponenta zvana tamna energija čini preostalih otprilike 68 odsto.
Naučnici su uvereni da tamna materija postoji zbog njenih gravitacionih efekata u velikim razmerama u univerzumu. Zbog same njene prirode, njeno postojanje je teško dokazati. Međutim, istraživanje viška gama zraka koje je Fermijev gama-svemirski teleskop posmatrao i mapirao na ogromnom prostranstvu blizu srca Mlečnog puta nudi mogućnost za dugo traženu potvrdu.
Naučnici su izneli dva suprotstavljena objašnjenja za te emisije gama zraka.
Jedna mogućnost je da ih uzrokuju sudari čestica tamne materije koje se skupljaju u tom galaktičkom regionu. Drugo je da ih uzrokuje klasa neutronskih zvezda – gustih urušenih jezgara masivnih zvezda posle njihove smrti – koje se zovu milisekundni pulsari koji emituju svetlost širom elektromagnetnog spektra dok se rotiraju stotine puta u sekundi.
Sveobuhvatna nova analiza koja uključuje napredne simulacije procenila je prednosti tih suprotstavljenih hipoteza, smatrajući ih podjednako verovatnim. Gama zraci generisani sudarima čestica tamne materije, pokazala je studija, proizveli bi isti signal gama zraka kao onaj koji je posmatrao Fermijev satelit.
"Razumevanje prirode tamne materije koja prožima našu galaksiju i ceo univerzum jedan je od najvećih problema u fizici", rekao je kosmolog Džozef Silk (Joseph) s Univerziteta Džons Hopkins u Merilendu i Instituta za astrofiziku Univerziteta Pariz/Sorbona, jedan od autora studije objavljene u četvrtak u časopisu Fizikal rivju leters (Physical Review Letters).
"Naš ključni novi rezultat je da se tamna materija uklapa u podatke o gama zracima makar jednako dobro kao i rivalska hipoteza o neutronskoj zvezdi. Povećali smo šanse da je tamna materija indirektno detektovana", dodao je Silk.
Istraživači su rekli da bi najmoćniji zemaljski gama teleskop na svetu – Opservatorija s Čerenkovljevim teleskopima, koja se pravi u Čileu – mogao da pruži odgovor razlikovanjem emisija gama zraka iz ta dva izvora. Taj teleskop bi mogao da počne da radi već 2026.
"Pošto tamna materija ne emituje niti blokira svetlost, možemo je detektovati samo kroz njene gravitacione efekte na vidljivu materiju. Uprkos decenijama istraživanja, nijedan eksperiment još nije direktno detektovao čestice tamne materije", rekao je astrofizičar i glavni autor studije Murits Mihkel Muru (Moorits Mihkle Muru) s Univerziteta u Tartuu i Lajbnic instituta za astrofiziku u Potsdamu.
Višak gama zraka je primećen u regionu koji se prostire na unutrašnjih 7.000 svetlosnih godina galaksije. Svetlosna godina je rastojanje koje svetlost pređe za godinu dana, odnosno 9,5 triliona kilometara. Taj region se nalazi oko 26.000 svetlosnih godina od Zemlje.
Gama zraci imaju najmanje talasne dužine i najveću energiju od svih talasa u elektromagnetnom spektru. Zašto bi gama zraci mogli biti pokazatelj tamne materije? Sumnja se da čestice tamne materije potpuno uništavaju kada se sudare i ti sudari kao kao nusproizvod stvaraju gama zrake.
Veruje se da je Mlečni put nastao kolapsom ogromnog oblaka tamne materije i obične materije pod dejstvom gravitacije.
"Obična materija se ohladila i pala u centralne regione, vukući za sobom nešto tamne materije", rekao je Silk. "Jedinstvena stvar za najjednostavniju hipotezu o tamnoj materiji je činjenica da se smatra da su čestice tamne materije sopstvene antičestice i da se potpuno uništavaju kada se sudare. Samo protoni i antiprotoni rade nešto slično da bi proizveli energetske gama zrake, a antiprotoni su izuzetno retki."
Sjaj bi, međutim, takođe mogao da potiče od kolektivnog zračenja više hiljada dosad neprimećenih milisekundnih pulsara. Fermi satelit je potvrdio da su takvi objekti izvori gama zraka koji bi mogli da objasne sjaj u tom regionu.
