Promieniowanie gamma pojawia się w zaskakująco wysokich stężeniach w centrum Drogi Mlecznej
Centrum naszej galaktyki zachowuje się dziwnie, i może to być spowodowane ciemną materią. W 2009 roku obserwacje teleskopu kosmicznego Fermi Gamma-ray wykazały zaskakująco wysokie stężenie promieni gamma pochodzących ze środka Drogi Mlecznej, zjawisko to zostało nazwane nadmiarem promieni gamma w centrum galaktyki (GCE). Teraz symulacje wskazują, że te promienie gamma mogą pochodzić z anihilacji cząstek ciemnej materii.
Debata na temat tego, co może być przyczyną GCE, trwa od czasu jego pierwszego zauważenia, pojawiają się dwie główne wyjaśnienia. Pierwsze sugeruje, że mogą pochodzić od jeszcze niewidocznego rodzaju pulsarów, czyli gwiazd neutronowych, które obracając się szybko emitują potężne promienie.
Drugie wyjaśnienie sugeruje, że mogą pochodzić od słabo oddziałujących masywnych cząstek (WIMPs), które od dawna są głównymi kandydatami na składniki ciemnej materii. Te cząstki praktycznie nie oddziałują z cząstkami zwykłej materii, ale jeśli dwie z nich przypadkowo na siebie trafią, zanikną, tworząc wybuch promieni gamma.
W ostatnich latach wyjaśnienie związane z ciemną materią straciło na popularności, częściowo dlatego, że bezpośrednie poszukiwania WIMPów nie przyniosły żadnych rezultatów. „Biorąc pod uwagę brak bezpośrednich dowodów na istnienie ciemnej materii, pomimo bardzo wrażliwych poszukiwań, dla interpretacji ciemnej materii wymagane jest większe obciążenie dowodem” – mówi Jeff Grube z Królewskiego College’u w Londynie.
Innym powodem, dla którego ta interpretacja przeszła na drugi plan, jest to, że spodziewalibyśmy się, że ciemna materia w centrum galaktyki przyjmuje kształt sferyczny, a GCE nie jest sferyczny, lecz spłaszczony na środku. Jednak nowe symulacje autorstwa Josepha Silka z Uniwersytetu Johns Hopkins w Maryland i jego kolegów wskazują, że może to nie być problemem.
Te symulacje uwzględniły historię Drogi Mlecznej w większym szczegółowości niż poprzednie badania nad GCE. „Wiemy, że miliardy lat temu nasza galaktyka doznała fuzji z kilkoma mniejszymi galaktykami, które wniosły ze sobą swoją ciemną materię” – mówi Silk. „Konsekwencją tej historii jest to, że nikt przy zdrowych zmysłach nie spodziewał się, że centrum galaktyki będzie symetryczne sferycznie.”
Wyniki potwierdziły to, ujawniając spłaszczony rozkład ciemnej materii, który pasował do kształtu GCE. To ponownie stawia interpretację związaną z ciemną materią na stole. Ale tajemnica nadal nie została rozwiązana – pulsary wciąż są również możliwym wyjaśnieniem. „Najwyżej sytuacja pozostaje niejasna” – mówi Grube.
Obecnie obserwatoria promieni gamma, które mamy, nie są wystarczająco silne, aby odróżnić te dwa wyjaśnienia, ale powinniśmy móc to ustalić dzięki Obserwatorium Teleskopów Czerenkowa, które jest w trakcie budowy na Wyspach Kanaryjskich i w Chile, a rozpoczęcie obserwacji planowane jest na 2026 rok.
„W pewnym sensie istnieje 50 procentowa szansa, że moglibyśmy odkryć ciemną materię w ogromnych ilościach, ale potrzeba nowego teleskopu, aby to wyjaśnić” – mówi Silk. Jeśli GCE jest spowodowany przez ciemną materię, to zapewni najlepszą okazję, jaką mieliśmy kiedykolwiek, aby zrozumieć tę dziwną i enigmatyczną substancję, która trzyma kosmos razem.
Tematy:
