Czyżby udało się zaobserwować skutek anihilacji ciemnej materii?

dnia 28/03/2016
56f90d7be5017

Zdjęcie emisji w zakresie promieniowania gamma z centralnego obszaru Drogi Mlecznej. Naukowcy podejrzewają, że za emisję odpowiada proces anihilacji ciemnej materii. Źródło: Daylan et al.

Żyjemy w niesamowitej epoce rozwoju astrofizyki. Przełomowe odkrycia takie jak egzoplanety, fale grawitacyjne od zlewających się czarnych dziur czy przyspieszanie rozszerzania się wszechświata pojawiają się praktycznie co dekadę, a czasami nawet częściej. Jednak jednym z najbardziej nieoczekiwanych, tajemniczych i stanowiących wyzwanie odkryć było odkrycie, że olbrzymia część materii we Wszechświecie nie może być zaobserwowana bezpośrednio. Owa materia to tzw. ciemna materia, a jej natura wciąż wymyka się naukowcom. Według najnowszych badań prowadzonych za pomocą satelity Planck, zaledwie 4,9% Wszechświata składa się ze zwykłej materii (tzn. materii zbudowanej z atomów). Reszta to ciemna materia, którą możemy wykryć tylko poprzez jej wpływ grawitacyjny na gwiazdy czy inne obiekty zbudowane z normalnej materii. Ciemna energia to jeszcze inny składnik Wszechświata.

Zrozumienie tej umykającej nam tajemniczej substancji stanowi jeden z najważniejszych celów współczesnej astrofizyki. Niektórzy astronomowie postulują, że ciemna materia może mieć jeszcze jedną inną cechę, poza grawitacją, wspólną ze zwykłą materią: może składać się z dwóch typów- materii i antymaterii, które jeżeli wejdą z sobą w kontakt prowadzą do anihilacji i emisji wysokoenergetycznego promieniowania gamma. Najważniejszą klasą cząsteczek w tej kategorii są tzw. WIMP – weakly interacting massive particles (słabo oddziałujące masywne cząstki). Odkrycie, że faktycznie dochodzi do anihilacji ciemnej materii pozwoliłoby zawęzić wiele parametrów teoretycznej natury ciemnej materii.

Astronom CfA Doug Finkbeiner wraz z zespołem naukowców przypuszcza, że właśnie udało mu się zidentyfikować sygnaturę anihilacji ciemnej materii. Zespół badał rozkład przestrzenny emisji promieniowania gamma w Drodze Mlecznej, a w szczególności w obszarze centrum Galaktyki. Ten region  znajduje się stosunkowo blisko nas i charakteryzuje się dużą gęstością materii (tak normalnej jak i ciemnej materii).  Jeżeli zatem faktycznie zachodzi proces anihilacji ciemnej materii – to miejsce powinno być jasne w zakresie promieniowania gamma. W rzeczy samej, stosunkowo silne promieniowanie gamma widoczne jest na obszarze rozciągającym się na setki lat świetlnych (słabsza emisja w zakresie gamma rozciąga się nawet na tysiące lat świetlnych). Oczywiście proponowane są także inne wytłumaczenia tej jasności – np. promieniowanie gamma może pochodzić od dużej populacji gwałtownie obracających się pulsarów, pozostałości po wybuchach supernowych.

Naukowcy ponownie przeanalizowali zestaw wcześniej opublikowanych obserwacji w zakresie promieniowania gamma, wykorzystując do tego nowe metody redukcji danych, co pozwoliło im na precyzyjne określenie źródeł emisji. Tego typu analizy przeprowadzono dla kilku obserwowanych reżimów energii promieniowania gamma. Pulsary mają charakterystyczny rozkład przestrzenny: zazwyczaj znajdują się tam gdzie znajduje się dużo gwiazd, szczególnie w płaszczyźnie galaktyki. Zespół był w stanie wykazać z dużą pewnością, że rozkład źródeł emisji promieniowania gamma dobrze zgadza się z przewidywaniami prostych modeli anihilacji ciemnej materii, lecz mniej z rozkładem opartym na rozkładzie przestrzennym pulsarów. Ich wyniki, w przypadku potwierdzenia, mogą stanowić niesamowity przełom w naszej wiedzy o naturze ciemnej materii, głównego składnika przestrzeni kosmicznej.

Źródło: phys.org

Dodaj komentarz