V zgodnjih 30. letih 20. stoletja je švicarski astronom Fritz Zwicky zabeležil gibanje galaksij, ki je presegalo pričakovano glede na njihovo maso. Odstopanja so ga vodila do domneve o prisotnosti nevidne sestavine vesolja, ki bi zagotavljala manjkajočo gravitacijsko vez.
Ta neznani „oder iz ozadja“ je pozneje dobil ime temna snov. Skoraj stoletje pozneje se kaže možnost, da je bil zaznan prvi neposredni signal te izmuzljive snovi – v podatkih Nasinega teleskopa Fermi za opazovanje gama žarkov.
Temna snov ostaja ena najbolj nedosegljivih tem v sodobni kozmologiji. Njena prisotnost je doslej razvidna zgolj posredno, denimo pri oceni gravitacijskih sil, ki držijo galaksije skupaj, navaja Univerza v Tokiu. Delci, ki naj bi jo sestavljali, ne sodelujejo v elektromagnetnih interakcijah, zato temna snov ne absorbira, ne odbija in ne oddaja svetlobe.
Med vodilnimi teorijami prevladuje predpostavka, da je temna snov sestavljena iz WIMP-delcev – šibko interagirajočih masivnih delcev, težjih od protonov, vendar slabo odzivnih na običajno snov. Fizični modeli napovedujejo, da bi se dva WIMP-a ob trku medsebojno anihilirala ter pri tem sprostila druge delce, med njimi tudi fotone gama žarkov. Največje koncentracije temne snovi naj bi bile v središču Mlečne ceste, zato astronomi prav tam že leta iščejo značilni energijski podpis gama sevanja.
Novi podatki teleskopa Fermi kažejo na preboj
Profesor Tomonori Totani z Univerze v Tokiu je predstavil analizo, ki je v strokovni skupnosti vzbudila izjemno pozornost. V študiji, objavljeni v reviji Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, prikazuje podatke teleskopa Fermi, ki po njegovih ocenah ustrezajo napovedanemu signalnemu vzorcu anihilacije WIMP-delcev.
Izpostavil je, da so prepoznali energijski vrh pri 20 gigaelektronvoltih, razporejen v značilno halo strukturo okrog središča naše Galaksije. Ob tem poudarja: „Komponenta emisije gama žarkov se tesno ujema z obliko, ki jo pričakujemo od haloja temne snovi.“ Po njegovih izračunih naj bi šlo za delce s približno 500-krat večjo maso od protona, pri čemer tudi ocenjena frekvenca anihilacij ustreza območju teoretičnih napovedi.
Totani dodaja, da opazovane intenzivnosti emisij ni mogoče preprosto pripisati drugim znanim astrofizikalnim pojavom. „Če je to res, bi to, kolikor vem, pomenilo prvič, da je človeštvo ‘videlo’ temno snov,“ so poudarili na Univerzi v Tokiu. Ob tem dodajajo, da bi takšna potrditev nakazovala obstoj novega delca, ki ga sedanji standardni model fizike še ne vključuje.
Raziskovalna skupina je objavila tudi zemljevid intenzivnosti sevanja, razširjen približno 100 stopinj proti središču Galaksije. Kot so navedli, so iz analize izločili območja vzdolž galaktične ravnine zaradi močnega astrofizikalnega sevanja, ki bi lahko zakrival signale temne snovi.
Pred znanstveno skupnostjo so ključni koraki potrjevanja
Čeprav Totani verjame, da podatki kažejo na delce temne snovi, poudarja nujnost samostojne potrditve. Kolegialne ekipe bodo morale na novo preveriti obdelavo podatkov, predvsem pa ugotoviti, ali bi sevanje lahko razložili z drugačnimi mehanizmi.
Kot so dodali na Univerzi v Tokiu, bi zaznave podobnih emisij na drugih območjih z visoko koncentracijo temne snovi dodatno utrdile interpretacijo.
Pomemben korak bi bilo odkritje istovrstnih gama žarkov iz pritlikavih sferičnih galaksij okoli Mlečne ceste, kjer je prisotnost temne snovi izrazita, hkrati pa je ozadje motenj bistveno manjše. Totani meni, da bi se s kopičenjem novih podatkov lahko pojavili dovolj natančni vzorci, ki bi potrdili hipotezo o WIMP-anihilacijah.
„To bi lahko dosegli, ko bi se zbrali dodatni podatki,“ je poudaril in dodal, da bi takšno odkritje prineslo najmočnejše dosedanje argumente o neposrednem signalu temne snovi.
[Foto: CC0 Javna domena/fotografija je simbolna]
