Tajemnicze promieniowanie pochodzące z zewnętrznej części Drogi Mlecznej może być pierwszym sygnałem tego, z czego składa się ciemna materia, twierdzą astronomowie, choć na razie jest za wcześnie, aby to potwierdzić.
Ciemna materia stanowi według szacunków 85 procent całej masy we wszechświecie, ale fizycy nigdy nie zdołali wykryć cząsteczek, z których się składa.
Jednym z wiodących kandydatów na ciemną materię jest upiorna część nazywana słabo oddziałującą masową cząstką (WIMP). Te hipotetyczne cząstki są diabelnie trudne do wykrycia, ponieważ oddziałują rzadko z materią zwykłą, ale teoretycy przewidują, że czasami mogą samozagłębiać się, znikając i wytwarzając błysk wysokoenergetycznego promieniowania w postaci promieni gamma.
Jeśli ciemna materia jest rozpowszechniona w całej naszej galaktyce, jak sugeruje jej pociąg grawitacyjny, i składa się także z WIMPów, to powinniśmy dostrzec promieniowanie pochodzące od samozagłębiających się WIMPów. Astronomowie spierają się od ponad dekady, czy dziwne nadmiarowe promieniowanie gamma z centrum naszej galaktyki może być tym sygnałem, ale dowody są wciąż niejednoznaczne.
Teraz Tomonori Totani z Uniwersytetu w Tokio twierdzi, że mógł wykryć taki sygnał pochodzący z zewnętrznej części Drogi Mlecznej, znaną jako jej halo, korzystając z 15 lat obserwacji teleskopem kosmicznym Fermiego NASA.
Totani najpierw opracował model, ile promieniowania gamma powinno być w tej regionie na podstawie znanych źródeł, takich jak gwiazdy, promienie kosmiczne i duże bąble promieniowania widoczne nad i pod Droga Mleczną. Następnie odjął to promieniowanie od ilości wykrytej przez teleskop Fermiego, odkrywając nadmiarowe promieniowanie gamma o energii około 20 gigaelektronowoltów.
Według Totaniego, sygnał gamma o tej energii pasuje do tego, co może pochodzić od cząstki samozagłębiającej się w przedziale energetycznym, którego przewidywane mają WIMP-y. Choć przyznaje, że jest za wcześnie, aby jednoznacznie stwierdzić, że szczyt promieni gamma pochodzi od ciemnej materii, twierdzi, że sygnał ten jest „najbardziej obiecującym znanym dotychczas sygnałem promieniowania od ciemnej materii”.
„Choć badania rozpoczęły się z zamiarem wykrycia sygnałów z ciemnej materii, sądziłem, że to jak gra w lotto. Kiedy więc po raz pierwszy zauważyłem coś, co wydawało się sygnałem, byłem sceptyczny,” mówi Totoni. „Ale kiedy poświęciłem czas na dokładne sprawdzenie i poczułem pewność, że jest to poprawne, dostałem gęsią skórkę.”
„Jest to wynik, który zdecydowanie zasługuje na dalsze badania, ale wyciąganie obecnie stanowczych wniosków byłoby przedwczesne,” mówi Francesca Calore z Francuskiego Narodowego Centrum Badań Naukowych w Annecy. Trudno w sposób dokładny opracować model wszystkich źródeł promieni gamma w Drodze Mlecznej poza ciemną materią, twierdzi, a Totani nie poddał gruntownym testom swoich modeli.
Silvia Manconi z Uniwersytetu Sorbony w Paryżu zgadza się, że wyniki nie zostały dogłębnie przetestowane i potrzebujemy bardziej zaawansowanych modeli, aby móc rzeczywiście powiedzieć, czy sygnał jest prawdziwy. Ponadto nie widzieliśmy takich sygnałów gamma z innych źródeł, gdzie powinniśmy, np. z karłowatych galaktyk, więc ta rozbieżność musiałaby być wyjaśniona.
Potrzebujemy przyjrzenia się wielu innym źródłom promieniowania, takim jak fale radiowe i neutrina, aby być pewnym, że promienie gamma nie pochodzą z innej materii, mówi Anthony Brown z Uniwersytetu Durham w Wielkiej Brytanii. „To tylko spojrzenie z jednego kierunku,” dodaje. „Ciemnej materii naprawdę potrzeba jak najwięcej wysokiej jakości danych, na jakie możemy sobie pozwolić.”
