Csillagászok közelebb kerültek a sötét anyag indirekt kimutatásához – írta meg csütörtökön a Reuters.
Ez az a láthatatlan anyag, amiről a kutatók úgy gondolják, hogy a kozmosz több mint egynegyedét alkotja. Az univerzum közel 27 százalékát kitevő sötét anyag nem nyel el és nem bocsát ki fényt. Egy másik rejtélyes komponens, a sötét energia teszi ki az univerzum 68 százalékát, míg a csillagokat, bolygókat és élőlényeket alkotó normál, barionos anyag az öt százalékát.
A sötét anyag létezését természetéből adódóan nehéz bizonyítani, de a tudósok az univerzumban érvényesülő gravitációs hatása miatt egyre inkább biztosak jelenlétében. A NASA Fermi űrteleszkópja által, ami gamma tartományban vizsgálja a kozmoszt, a Tejút közepénél feltérképezett gamma-sugárzás-többlet kutatása új eredményeket hozhat a kérdésben.
A tudósok két egymással versengő magyarázatot adtak a gamma-sugárzás mérésekre. Az egyik szerint ezeket a galaktikus régióban összegyűlt sötét anyag részecskék ütközése okozza. A másik szerint ezek oka egy neutroncsillagokból álló osztály, amelyeket milliszekundum-pulzárnak neveznek, és másodpercenként több százszor forogva gamma-sugarakat bocsátanak ki. Egy átfogó új elemzés mérlegelte ezeknek a hipotéziseknek az előnyeit, és egyformán valószínűnek ítélte őket. A tanulmány kimutatta, hogy a sötét anyag részecskék ütközései által generált gamma-sugarak ugyanazt a gamma-sugár jelet eredményezik, mint amit a Fermi műhold megfigyelt.
„Legfontosabb új eredményünk, hogy a sötét anyag legalább annyira illeszkedik a gamma-sugárzási adatokhoz, mint a rivális neutroncsillag-hipotézis. Növeltük annak az esélyét, hogy a sötét anyag indirekt módon kimutatható legyen” – mondta Joseph Silk, a marylandi Johns Hopkins Egyetem és a Párizsi Asztrofizikai Intézet / Sorbonne Egyetem kozmológusa, a Physical Review Letters folyóiratban most megjelent tanulmány egyik szerzője.
A kutatók szerint a világ legérzékenyebb, földi gamma-sugárzás teleszkópja, a Cherenkov (CTAO), amelyet éppen most építenek Chilében, szintén alkalmas lehet a kétféle forrásból érkező sugárzás megkülönböztetésére, de ez 2026 előtt nem várható.
„Mivel a sötét anyag nem bocsát ki fényt és nem is blokkolja azt, csak a látható anyagra gyakorolt gravitációs hatása révén vagyunk képesek kimutatni. Több évtizedes kutatás ellenére még egyetlen kísérletnek sem sikerült közvetlenül kimutatnia a sötét anyag részecskéit” – idézi a Reuters Moorits Mihkel Murut, a Tartui Egyetem és a potsdami Leibniz Asztrofizikai Intézet asztrofizikusát, a tanulmány vezető szerzőjét.
A gamma-sugarak rendelkeznek a legkisebb hullámhosszal és a legnagyobb energiával az elektromágneses spektrumban. De miként bizonyíthatják sötét anyag létezését? A sötét anyag részecskéi ütközésükkor valószínűleg megsemmisülnek, és ezek az ütközések gamma-sugarakat generálnak melléktermékként. A Tejút valószínűleg egy hatalmas sötét anyag- és normál (barionos) anyag-felhő gravitációs erők alatt történő összeomlásával alakult ki.
„A közönséges anyag lehűlt és a központi régiókba zuhant, magával rántva a sötét anyag egy részét” – magyarázza Silk. „A sötét anyag hipotézisben egyedülálló, hogy részecskéi saját antirészecskéiknek tekinthetők, és ütközéskor megsemmisülnek. Csak a protonok és az antiprotonok képesek hasonló módon energikus gamma-sugarakat előállítani.” A fényt azonban több ezer milliszekundum-pulzár együttes sugárzása is előidézhette. A Fermi műhold megerősítette, hogy ezek az objektumok gamma-sugárforrások, és magyarázatot adhatnak a régióban tapasztalt fényre.
Kapcsolódó cikkek a Qubiten: