Słaba poświata w Drodze Mlecznej może być śladem ciemnej materii

redakcja@echobiznesu.pl

wyświetleń 6mins 0 opinii

Słaba poświata w Drodze Mlecznej może być śladem ciemnej materii

Stuletnia tajemnica ciemnej materii – niewidzialnego kleju, który ma spajać galaktyki – właśnie znalazła współczesną wskazówkę.

Naukowcy twierdzą, że mogą być o krok bliżej potwierdzenia istnienia tego nieuchwytnego materiału dzięki nowym symulacjom sugerującym, że słaba poświata w centrum galaktyki Droga Mleczna może być długo poszukiwaną sygnaturą ciemnej materii.

Ciemna materiaco stanowi około 27% materii we wszechświecie, pozostaje jedną z największych zagadek kosmologii. Nie pochłania i nie odbija światła, dzięki czemu jest całkowicie niewidoczny dla teleskopów. Pomimo dziesięcioleci eksperymentów, od podziemnych detektorów cząstek po orbitujące obserwatoria kosmiczne, naukowcy nigdy nie wykryli tego bezpośrednio. Teraz jednak nowe symulacje komputerowe przeprowadzone przez zespół Muru mogły przybliżyć nas o krok do rozszyfrowania tajemnicy.

Wyniki pokazują, że ciemna materia w pobliżu centrum Drogi Mlecznej mogą nie tworzyć idealnej kuli, jak od dawna sądzili naukowcy. Zamiast tego wydaje się spłaszczona, prawie w kształcie jajka, a kształt ten ściśle odzwierciedla wzór tajemniczych promieni gamma obserwowanych przez należący do NASA Kosmiczny Teleskop Gamma Fermi.

Opiera się to na badaniach przeprowadzonych w 2008 roku, kiedy Fermi po raz pierwszy zauważył szeroką, mglistą poświatę wysokoenergetyczne światło w pobliżu jądra galaktykirozciągający się na około 7000 lat świetlnych. Sygnał był znacznie jaśniejszy, niż mogłyby to wyjaśnić istniejące modele.

Niektórzy naukowcy sugerowali, że promienie te mogą być produktem ubocznym niewidzialnych cząstek ciemnej materii, tzw WIMP-y (skrót od słabo oddziałujących masywnych cząstek) zderzających się i unicestwiających się nawzajem. Inni argumentowali, że pochodzą one z szybko wirujących pozostałości gwiazd, znanych jako pulsary milisekundowe — starożytnych, szybko wirujących gwiazd neutronowych, które emitują wiązki promieniowania jak kosmiczne latarnie morskie.

Teoria pulsara miała sens, ponieważ poświata promieniowania gamma wydawała się spłaszczona i wybrzuszona, podobnie jak w Drodze Mlecznej wypełniony gwiazdami obszar centralny. Jeśli za blaskiem kryła się ciemna materia, naukowcy spodziewali się gładszego i bardziej okrągłego wzoru.

Muru i jego zespół postanowili przetestować oba pomysły. Korzystając z potężnych superkomputerów, odtworzyli sposób powstawania Drogi Mlecznej, w tym miliardy lat gwałtownych zderzeń i łączenia się z mniejszymi galaktykami. Naukowcy odkryli, że te gwałtowne wydarzenia pozostawiły głębokie „odciski palców” na sposobie dystrybucji ciemnej materii w jądrze galaktyki.

Kiedy uwzględni się tę złożoną historię, symulowane halo ciemnej materii nie wygląda już na kuliste. Zamiast tego przybiera spłaszczoną, jajowatą formę – odpowiadającą wzorowi emisji promieni gamma zaobserwowanym przez Fermiego – wynika z nowego badania.

„Pokazujemy, że ciemna materia również ma spłaszczony kształt” – powiedział Muru. „A więc pasuje do [gamma ray] nadmiaru znacznie lepiej, niż oczekiwano wcześniej.”

Odkrycie sugeruje, że ciemna materia nadal może być poważnym konkurentem za tajemniczym blaskiem Drogi Mlecznej. Naukowcy twierdzą jednak, że nie wyklucza to całkowicie pulsarów. Zespół podsumowuje, że obie możliwości są obecnie „w zasadzie nie do odróżnienia”.

Jeśli nadmiar rzeczywiście powstaje w wyniku zderzeń ciemnej materii, byłby to pierwszy pośredni dowód na to, że WIMP, wiodący kandydat na ciemną materię, naprawdę istnieją.

Ostateczne odpowiedzi mogą pojawić się pod koniec 2020 r., kiedy Obserwatorium Teleskopu Czerenkowa (CTAO) rozpoczyna skanowanie nieba ze swoich bliźniaczych lokalizacji w Chile i Hiszpanii. Obiekt będzie w stanie obserwować promienie gamma ze znacznie większą rozdzielczością niż Fermi – twierdzą naukowcy, potencjalnie pomagając im w rozróżnieniu roju pulsarów o wyższych energiach od anihilujących cząstek ciemnej materii o niższej energii.

Muru dodał, że obserwacje promieniami gamma mniejszych galaktyk karłowatych krążących wokół Drogi Mlecznej, których jądra również zawierają ciemną materię w gęstych kieszeniach, mogą dodatkowo przetestować obie możliwości.

„To właśnie tam mamy nadzieję zmierzyć sygnał” – powiedział Muru. „Naprawdę nie możemy się doczekać tych obserwacji”.

Naukowcy są przekonani, że ciemna materia istnieje. Dążenie do jego wykrycia prawdopodobnie pozostaje zarówno jednym z najbardziej frustrujących, jak i najbardziej ekscytujących wyzwań współczesnej fizyki.