ZNANSTVENICI su možda napokon otkrili tamnu tvar, jednu od najvećih zagonetki svemira. Nova analiza podataka prikupljanih 15 godina pomoću svemirskog teleskopa Fermi otkrila je neobičan sjaj gama-zraka u halou naše galaksije koji se ne može pripisati nijednom poznatom izvoru. Ovaj misteriozni sjaj mogao bi biti dosad najjači trag postojanja tamne tvari, piše Science Alert.

Potraga za nevidljivom tvari

Tamna tvar jedna je od najtrajnijih misterija u svemiru. Njezino postojanje očituje se kao "višak" gravitacije koji se ne može objasniti ukupnom količinom vidljive materije. Znanstvenici procjenjuju da obična tvar, od koje su napravljene zvijezde, planeti i mi sami, čini samo oko 5 posto sve materije u svemiru.

Preostalih oko 27% posto pripada tamnoj tvari, a oko 68% obliku energije poznatom kao "tamna energija". Fizičari zasad ne znaju ni što je tamna tvar ni što je tamna energija, ali svi dokazi upućuju da i jedno i drugo stvarno postoji.

Jedan od glavnih kandidata za tamnu tvar su hipotetske, slabo interagirajuće masivne čestice, poznate kao WIMP-ovi. Prema teoriji, kada se WIMP-ovi i njihove antičestice sudare, međusobno se poništavaju u procesu anihilacije. Taj proces proizvodi niz čestica, uključujući fotone gama-zraka koje bismo teleskopima mogli detektirati. Upravo je potraga za takvim signalom dovela do najnovijeg otkrića.

Neočekivani sjaj u galaktičkom halou

Prema astronomu Tomonoriju Totaniju sa Sveučilišta u Tokiju, novootkriveni sjaj mogao bi biti upravo zračenje nastalo anihilacijom tamne tvari. Iako ovo nije prvi put da znanstvenici traže takav signal, jest prvi put da je pronađen s vršnom energijom na specifičnoj razini u galaktičkom halou - golemom oblaku plina i zračenja koji okružuje Mliječnu stazu.

"Otkrili smo gama-zrake s energijom fotona od 20 gigaelektronvolti (ili 20 milijardi elektronvolti, izuzetno velika količina energije) koje se protežu u strukturi nalik halou prema središtu galaksije Mliječna staza", objašnjava Totani. "Komponenta emisije gama-zraka blisko se podudara s oblikom očekivanim od haloa tamne tvari."

Dosadašnje potrage uglavnom su bile usmjerene na galaktičko središte, gdje se vjeruje da je gustoća tamne tvari posebno visoka. Međutim, to je područje pretrpano drugim izvorima gama-zraka, poput milisekundnih pulsara, što otežava izoliranje čistog signala. Galaktički halo, s druge strane, puno je "čišće" područje, iako je očekivani signal tamo znatno slabiji.

Kako bi prevladao taj problem, Totani je iskoristio ogroman set podataka: 15 godina promatranja prikupljenih teleskopom Fermi. Nakon što je iz podataka uklonio sve poznate izvore gama-zračenja, preostali signal otkrio je veliku, sferičnu regiju slabog zračenja nalik halou. Vrhunac tog zračenja bio je na 20 gigaelektronvolti - upravo unutar raspona predviđenog za anihilaciju WIMP-ova.

Je li ovo konačan dokaz?

Iako je otkriće uzbudljivo, znanstvenici upozoravaju da je daleko od konačnog dokaza. Ipak, Totani je optimističan.

"Ako je ovo točno, koliko mi je poznato, to bi bio prvi put da je čovječanstvo 'vidjelo' tamnu tvar", kaže Totani. "Ispostavilo se da je tamna tvar nova čestica koja nije uključena u trenutni standardni model fizike čestica. Ovo označava velik napredak u astronomiji i fizici."

Da bi se otkriće potvrdilo, bit će potrebno još mnogo rada. To uključuje neovisne analize podataka kako bi se pokušali replicirati rezultati, istraživanja drugih astrofizičkih procesa koji bi mogli proizvesti isti sjaj te potragu za sličnim haloima u drugim galaksijama. Cijeli proces mogao bi potrajati godinama.

Unatoč tome, otkriće viška gama-zraka čija energija i oblik odgovaraju predviđanjima za anihilaciju tamne tvari predstavlja značajan korak naprijed u rješavanju misterija koji je prvi postavio švicarski astronom Fritz Zwicky prije gotovo jednog stoljeća. Istraživanje je objavljeno u časopisu Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.