Naučnici bi mogli biti korak bliže potvrdi postojanja tamne materije - nevidljive supstance za koju se vjeruje da čini više od četvrtine svemira - proučavajući difuzni sjaj gama zraka blizu centra naše galaksije.
Sve što je vidljivo u svemiru sastoji se od obične materije - od zvijezda i planeta do ljudi, felgi i takosa. Obična materija može se posmatrati u talasnim dužinama od infracrvenog do vidljivog svjetla i gama zraka, ali čini samo oko 5 odsto svemira. Tamna materija, koja ne apsorbuje, ne reflektuje niti emituje svjetlost, izgleda da čini oko 27 odsto svemira, dok preostalih približno 68% odsto otpada na još tajanstvenu komponentu - tamnu energiju, prenosi agencija Rojters.
Naučnici su uvjereni da tamna materija postoji zbog svojih gravitacionih efekata u svemiru. Međutim, zbog svoje prirode, njeno postojanje je teško dokazati. Istraživanje viška gama zraka koje je zabilježio i mapirao Fermi teleskop za gama zrake u ogromnom području blizu središta Mlječnog puta nudi nadu u dugo očekivanu potvrdu.
Postoje dvije glavne hipoteze o porijeklu tih gama zraka.
Jedna tvrdi da nastaju sudaranjem čestica tamne materije koje su skoncentrisane u tom dijelu galaksije. Druga hipoteza kaže da ih proizvodi klasa neutronskih zvijezda - gustih ostataka masivnih zvijezda nakon njihovog kolapsa - poznatih kao milisekundni pulsari, koji emituju svjetlost kroz elektromagnetni spektar dok rotiraju stotine puta u sekundi.
Novo, sveobuhvatno istraživanje, koje uključuje napredne simulacije, razmotrilo je obje hipoteze i ocijenilo ih podjednako vjerovatnim. Pokazalo je da bi gama zrake nastale sudarima čestica tamne materije proizvele isti signal koji je zabilježio Fermi satelit.
"Razumijevanje prirode tamne materije koja prožima našu galaksiju i čitav svemir jedno je od najvećih pitanja fizike", rekao je kosmolog Džozef Silk sa Univerziteta Džons Hopkins u Merilendu i Instituta za astrofiziku Pariz-Sorbon, jedan od autora studije objavljene u časopisu Physical Review Letters.
"Naš ključni novi rezultat pokazuje da tamna materija jednako dobro objašnjava podatke o gama zracima kao i hipoteza o neutronskim zvijezdama. Povećali smo vjerovatnoću da je tamna materija indirektno otkrivena", dodao je Silk.
Istraživači navode da bi najmoćniji svjetski teleskop za posmatranje gama zraka - opservatorija Čerenkov, koja se trenutno gradi u Čileu - mogao da pruži konačan odgovor razlikujući emisije gama zraka iz ova dva izvora. Očekuje se da bi mogao postati operativan već 2026. godine, prenosi Rojters.
"Pošto tamna materija ne emituje niti blokira svjetlost, možemo je detektovati jedino 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 Muurits Mihkel Muru sa Univerziteta u Tartuu i Instituta za astrofiziku Lajbnic.
Višak gama zraka zabilježen je u području koje obuhvata najunutrašnjijih 7.000 svjetlosnih godina galaksije. Jedna svjetlosna godina je udaljenost koju svjetlost pređe za godinu dana - 9,5 triliona kilometara. To područje nalazi se oko 26.000 svjetlosnih godina od Zemlje.
Gama zraci imaju najkraće talasne dužine i najveću energiju od svih talasa elektromagnetnog spektra. Zašto bi gama zraci mogli biti dokaz tamne materije? Pretpostavlja se da čestice tamne materije u potpunosti nestaju kada se sudare, a ti sudari stvaraju gama zrake kao nusprodukt.
Vjeruje se da se Mlječni put formirao gravitacionim kolapsom ogromnog oblaka tamne i obične materije.
"Obična materija se hladila i padala ka centralnim oblastima, povlačeći sa sobom i dio tamne materije", objasnio je Silk. "Jedinstveno u hipotezi o tamnoj materiji jeste to što se smatra da su njene čestice ujedno i svoje antiparticule, te da pri sudaru potpuno nestaju. Samo protoni i antiprotoni čine nešto slično, proizvodeći energične gama zrake - a antiprotoni su izuzetno rijetki".
Međutim, taj sjaj mogao bi biti i rezultat kolektivne emisije mnogih hiljada do sada neotkrivenih milisekundnih pulsara. Fermi satelit je potvrdio da takvi objekti zaista emituju gama zrake, što bi takođe moglo objasniti ovaj sjajni fenomen u središtu naše galaksije.
Bonus video:
