Nowa analiza danych z należącego do NASA Teleskopu Promieniowania Gamma Fermiego sugeruje możliwość pierwszego w historii odkrycia ciemnej materii, niewidzialnej substancji, która stanowi większość masy Wszechświata. Choć wyniki są intrygujące, badacze podkreślają potrzebę niezależnego potwierdzenia przed ogłoszeniem przełomu. Obserwacja może zrewolucjonizować nasze rozumienie kosmologii, ale sceptycyzm pozostaje wysoki ze względu na fałszywe alarmy, które pojawiały się w przeszłości w podobnych badaniach.
Sygnał z centrum Galaktyki
Badanie opublikowane w Journal of Cosmology and Astroparticle Physics ujawnia niezwykłą emisję promieniowania gamma z centrum Drogi Mlecznej. Emisje te odpowiadają teoretycznym przewidywaniom dotyczącym tego, jak cząstki ciemnej materii – w szczególności słabo oddziałujące cząstki masywne (WIMP) – powinny zachowywać się podczas zderzeń i anihilacji. Jeśli się to potwierdzi, będzie to pierwsza bezpośrednia obserwacja ciemnej materii, substancji znanej wcześniej jedynie dzięki jej grawitacyjnemu wpływowi na materię widzialną.
Dlaczego ciemna materia ma znaczenie
Ciemna materia to jedna z największych tajemnic współczesnej fizyki. Po raz pierwszy postulowany w latach trzydziestych XX wieku przez astronoma Fritza Zwicky’ego, jego istnienie wywnioskowano z faktu, że galaktyki obracają się szybciej, niż powinny, biorąc pod uwagę samą materię widzialną. Oznacza to istnienie niewidzialnej siły grawitacyjnej, którą naukowcy przypisują ciemnej materii. Standardowy model fizyki cząstek elementarnych nie jest w stanie wyjaśnić tego zjawiska, co czyni ciemną materię kluczowym celem dalszych badań.
Rola WIMP-ów
Badania skupiają się na WIMP, hipotetycznych cząstkach cięższych od protonów, które rzadko oddziałują ze zwykłą materią. Kiedy się zderzają, WIMP teoretycznie unicestwiają się nawzajem, uwalniając wysokoenergetyczne promienie gamma. Dane teleskopu pokazują strukturę przypominającą halo tych promieni gamma w centrum Drogi Mlecznej, zgodną z poziomami energii oczekiwanymi po anihilacji WIMP.
Zastrzeżenia i przyszła recenzja
Wyniki nie są jednak rozstrzygające. Sygnał jest słaby i zależy od dokładnego odjęcia szumu tła od innych źródeł energii w galaktyce, takich jak pulsary i bąbelki Fermiego (rozległe strefy gazu i promieni kosmicznych). Błędy w odejmowaniu tła mogą błędnie zidentyfikować sygnał ciemnej materii.
Fizyk teoretyczny Sean Thulin, który dokonał przeglądu badania, zauważa, że interpretacja w dużym stopniu zależy od założonych właściwości cząstki ciemnej materii. Jeśli badania okażą się prawidłowe, mogą otworzyć drzwi do wykrycia tej nieuchwytnej cząstki w eksperymentach zarówno pod ziemią, jak i w akceleratorach cząstek. Thulin podkreśla jednak, że w przeszłości pojawiło się i zniknęło wiele anomalii, dlatego do tego wniosku należy podchodzić ostrożnie.
„Byliśmy świadkami pojawiania się i znikania wielu anomalii. Niektóre anomalie pozostały i nadal wymagają dalszych badań”.
Niezależne potwierdzenie z innych teleskopów i regionów kosmosu będzie miało kluczowe znaczenie dla zweryfikowania twierdzenia. Do tego czasu pozostaje to obiecującym, ale niepotwierdzonym wglądem w ukrytą materię wszechświata.
