A sötét anyag nyomában: WIMP-ek és gamma-sugarak
Nem hagyható figyelmen kívül, hogy a sötét anyag egyelőre megfoghatatlan, láthatatlan anyag, amely kizárólag gravitációs hatásain keresztül érhető tetten. Már 1933-ban Fritz Zwicky csillagász arra jutott, hogy a galaxishalmazokban a galaxisok túl gyorsan mozognak ahhoz képest, mint amit a látható anyag indokolna – itt lépett a képbe a sötét anyag. Bár számos elmélet létezik a mibenlétéről, a legtöbb kutató manapság azt feltételezi, hogy szubatomikus részecskékből áll. Totani tanulmánya a legnépszerűbb feltételezett részecskére, a nehezen kimutatható, úgynevezett WIMP-re (gyengén kölcsönható, nagy tömegű részecske) fókuszál.
A WIMP-ek nem illeszkednek a részecskefizika Standard Modelljébe, de a jelek szerint ezek a részecskék, ha egymással ütköznek, megsemmisülhetnek, és nagyenergiájú részecskéket, köztük gamma-fotonokat bocsáthatnak ki.
Meggyőző jelek – vagy egyszerű zaj?
Az évek során a Fermi teleszkóp adatai alapján a Tejútrendszer középpontjában egyfajta halószerű gamma-sugárzási struktúrát figyeltek meg, amely alakja alapján akár a sötét anyag jelenlétére is utalhat. Ezek a sugarak rendkívül nagy energiájúak: 20 gigaelektronvolt, vagyis mintegy 20 milliárd elektronvolt energiájú fotonok. Ez összhangban van a WIMP-ek megsemmisüléséből származó sugárzással, és a megsemmisülések várt gyakoriságával is.
Emellett azonban Sean Tulin elméleti fizikus szerint a jel csak akkor tapasztalható, ha minden egyéb forrásból – akár a galaxis közepéből, korongjából vagy a híres Fermi-buborékokból – származó háttérsugárzást kiszűrjük. Nem hagyható figyelmen kívül, hogy a háttér pontos modellezése nélkül komoly a veszélye annak, hogy téves következtetésre jutnak. Az sem mindegy, hogy pontosan milyen típusú sötétanyag-részecskét feltételezünk: a tulajdonságok és interakciók alapjaiban befolyásolhatják a kapott eredményt.
Mérföldkő vagy tévedés?
A most vizsgált gamma-sugárzás jele egy szabványos WIMP-modellre teljesen logikus magyarázat lehet, ha a háttérlevonás helyesen történt. Amennyiben viszont tényleg sötét anyag áll a gamma-sugarak mögött, az nemcsak asztrofizikai szempontból lenne óriási áttörés: a kérdéses részecskét földi laboratóriumokban vagy részecskegyorsítókban is tesztelni lehetne.
A tudósok azonban egyelőre „nem tennék fel a házukat” arra, hogy most megtalálták az igazit. Számos ehhez hasonló rendellenesség bukkant már fel a megfigyelések során – egyesek gyorsan eltűntek, de voltak, amelyek maradtak, és még mindig vizsgálatra várnak. Figyelmeztetnek, hogy több forrásból származó, független megerősítés nélkül túl korai örülni a sötét anyag első közvetlen észlelésének.
