Ciemna materia to jedna z największych tajemnic współczesnej nauki. Choć stanowi aż 85% całej materii we wszechświecie, pozostaje niewidzialna i niewykrywalna bezpośrednio — wiemy o niej tylko dzięki jej wpływowi grawitacyjnemu na galaktyki i ruch ciał niebieskich. Teraz naukowcy proponują nowy sposób, by przyjrzeć się tej zagadce — dosłownie poprzez przyjrzenie się… cieniom.
Nowe badanie sugeruje, że skupiska ciemnej materii mogą subtelnie przyciemniać światło odległych gwiazd — działając jak kosmiczne abażury, zasłony czy welony, jak kto woli. Zamiast rozjaśniać światło, jak dzieje się w przypadku soczewkowania grawitacyjnego, obiekty te mogą blokować jego niewielką część. Ta nowa metoda obserwacji może otworzyć zupełnie nowy rozdział w poszukiwaniach ciemnej materii.
Proponowany mechanizm dotyczy jednego z mniej popularnych kandydatów na ciemną materię: tzw. MACHO, czyli Massive Astrophysical Compact Halo Objects — masywnych, zwartych obiektów w halo galaktyk. W przeciwieństwie do bardziej spekulacyjnych koncepcji ciemnej materii złożonej z egzotycznych cząstek (np. WIMP-ów), MACHO mogą być zbudowane ze zwykłej, barionowej materii – tej samej, z której powstają gwiazdy, planety i my sami. Choć są trudne do wykrycia, mogą wchodzić w interakcję ze światłem, nie za pomocą grawitacji, lecz poprzez niewielką nieprzezroczystość.
Jeśli taki obiekt znajdzie się na linii pomiędzy Ziemią a odległą gwiazdą, może tymczasowo zmniejszyć jej jasność — nie poprzez soczewkowanie, lecz blokowanie światła. W przeciwieństwie do klasycznego mikrosoczewkowania, w którym obiekt zakrzywia światło i tymczasowo je wzmacnia, w tym przypadku dochodzi do efektu wygaszenia. Obiekt działa więc bardziej jak półprzezroczysta przesłona niż jak soczewka.
Co ciekawe, odpowiednie dane obserwacyjne już istnieją. Projekty takie jak dobrze wszystkim znany OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment), które przez lata monitorowały miliony gwiazd w poszukiwaniu efektów soczewkowania, mogą teraz zostać wykorzystane ponownie – tym razem do wyszukiwania przypadków subtelnego przyciemnienia. Może to ujawnić istnienie nowej klasy obiektów związanych z ciemną materią, które dotąd umykały uwadze.
Oczywiście pojawia się pytanie, jak odróżnić cień rzucany przez MACHO od np. planety, innej gwiazdy czy obłoku gazu. Naukowcy planują analizować częstotliwość takich zjawisk oraz ich charakterystyki — np. sposób i tempo zmiany jasności. Planeta zazwyczaj przyciemni gwiazdę bardziej nagle i całkowicie, podczas gdy chmura ciemnej materii powinna działać subtelniej i mniej jednoznacznie.
Choć potwierdzenie istnienia efektu „klosza” byłoby przełomowe, brak jego wykrycia również będzie wartościowy. Pozwoli bowiem wykluczyć niektóre modele MACHO i zawęzić pole dalszych poszukiwań. Obie możliwości przyczynią się ostatecznie do ujawnienia prawdziwej natury ciemnej materii.
Zespół badawczy już planuje współpracę z innymi grupami zajmującymi się danymi o mikrosoczewkowaniu. Wspólna analiza istniejących obserwacji pod kątem subtelnych zjawisk przyciemnienia może przybliżyć nas do rozwiązania jednej z najbardziej intrygujących zagadek współczesnej astrofizyki.