A sötét anyag titka közel 100 éve foglalkoztatja a tudósokat
Az egész történet az 1930-as években indult, amikor Fritz Zwicky svájci csillagász arra lett figyelmes, hogy bizonyos galaxisok feltűnően gyorsan mozognak – sokkal gyorsabban, mint amit látható tömegük indokolna. E különös mozgásra magyarázatként vetette fel egy ismeretlen, láthatatlan anyag létezését, amely plusz gravitációt biztosít. Azóta a sötét anyag csupán közvetetten, más anyagra gyakorolt hatásain keresztül mutatkozott meg: fényt, hőt vagy rádióhullámokat soha nem bocsátott ki, nem nyelt el, és nem vert vissza.
A WIMP-elmélet és a gamma-sugárzás nyomai
A kutatók régóta gyanítják, hogy a sötét anyagot a gyengén kölcsönható, masszív részecskék alkotják (WIMP-ek), amelyek tömege nagyobb a protonénál, ugyanakkor szinte egyáltalán nem lépnek kapcsolatba más részecskékkel. Elméletileg azonban, ha ilyen részecskék egymásnak ütköznek, megsemmisülnek, és nagy energiájú (többek között gamma-) sugárzás keletkezik.
A Fermi távcső legújabb mérései szerint 20 GeV (gigalelektronvolt) energiájú gamma-sugárzás figyelhető meg halószerű alakzatban a galaxis központi része körül. A mért energiaspektrum jól illeszkedik ahhoz a modellhez, amely a proton tömegének mintegy 500-szorosát hordozó WIMP-részecskék ütközésekor jósol gamma-sugárzást. Bizonyos jelek arra utalnak, hogy az események gyakorisága és az intenzitás is egyezik a számításokkal.
Lehet, hogy tényleg megtaláltuk?
Totani hangsúlyozza, hogy az észlelt mintázatot más, ismertebb gamma-sugárzásforrásokkal vagy asztrofizikai jelenségekkel nem lehet magyarázni, ezért szerinte ez lehet a régóta keresett, sötét anyaghoz köthető gamma-sugárzás. Ha valóban igazolódnak a következtetései, akkor ez az első alkalom, amikor az emberiség közvetlenül, mérhető módon észlelheti a sötét anyagot.
Külön figyelmet érdemel, hogy a felfedezés új részecsketípust jelezhet, amely nem része a részecskefizika jelenleg elfogadott standard modelljének – ez forradalmi áttörés lehet az asztrofizikában és a fizikában is.
Független megerősítés és jövőbeli lépések
Totani ugyan nagy bizalommal áll az eredmények mögött, de hangsúlyozza, hogy mindenképp szükség van független megerősítésre, illetve további kutatásokra. Más tudósoknak is elemezniük kell a méréseket, hogy kizárható legyen a véletlen egybeesés. Erős érv lehet még, ha más, sötét anyagban gazdag régiókban – például a Tejútrendszer körül keringő törpegalaxisokban – ugyanezt a gamma-sugárzási mintázatot találják. Ez a későbbiekben, újabb mérések során akár meg is valósulhat.
Külön figyelmet érdemel, hogy a kutatást a japán JSPS/MEXT KAKENHI 18K03692 számú pályázata is támogatta.
