To odkrycie może być przełomem. Naukowcy po raz pierwszy „zobaczyli” ciemną materię?

Prawie sto lat temu szwajcarski astronom Fritz Zwicky zauważył, że galaktyki w kosmosie poruszają się szybciej, niż pozwalała na to ich masa. Aby wytłumaczyć tę rozbieżność, Zwicky zaproponował istnienie niewidzialnego „rusztowania” – ciemnej materii – która utrzymuje galaktyki w całości.

Co wiemy o nieuchwytnej ciemnej materii?

Przez niemal sto lat można było obserwować ciemną materię jedynie pośrednio – poprzez wpływ, jaki wywiera ona na widzialną materię. Przykładowo, ma ona zdolność wytworzenia wystarczająco silnej siły grawitacyjnej, aby utrzymać galaktyki razem. Samej ciemnej materii nie da się uchwycić tradycyjnymi metodami obserwacji. Wynika to z faktu, że cząstki, które ją tworzą, nie oddziałują z promieniowaniem elektromagnetycznym. W związku z tym nie pochłaniają, nie odbijają ani nie emitują światła.

Najnowsza analiza danych pochodzących z teleskopu kosmicznego Fermi Gamma-ray Space Telescope przeprowadzona przez prof. Tomonori Totaniego z Uniwersytetu Tokijskiego sugeruje jednak, że ten niewidzialny składnik wszechświata mógł zdradzić swoją obecność w promieniowaniu gamma otaczającym Drogę Mleczną. Wyniki jego badania zostały opublikowane w czasopiśmie Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.

Czytaj więcej

Kosmos

Ta roślina jest w stanie przetrwać w kosmosie? Zaskakujące wyniki eksperymentu

Naukowcy przeprowadzili eksperyment, który wykazał, że zarodniki mchu, wystawione przez dziewięć...

Co udało się zaobserwować japońskiemu naukowcowi?

Jedną z najpopularniejszych hipotez dotyczących natury ciemnej materii jest założenie, że składa się ona ze słabo oddziałujących masywnych cząstek, tzw. WIMP-ów (weakly interacting massive particles). Są one cięższe od protonów, ale bardzo słabo oddziałują z inną materią. Pomimo tego ograniczonego oddziaływania naukowcy podejrzewają, że gdy dwa WIMP-y zderzą się ze sobą, obie cząstki ulegną anihilacji. W takim procesie cząstki wzajemnie się unicestwiają, a uwolniona energia przekształcana jest w inne cząstki, w tym w fotony promieniowania gamma.

To właśnie tego typu sygnału od lat poszukują astronomowie, obserwując obszary, w których ciemna materia jest silnie skoncentrowana. Jednym z takich obszarów jest centrum Drogi Mlecznej. Prof. Totani uważa, że w końcu wykrył specyficzne promienie gamma, które prawdopodobnie są wynikiem anihilacji teoretycznych cząstek ciemnej materii.

„Wykryliśmy promienie gamma o energii fotonów wynoszącej 20 gigaelektronowoltów (czyli 20 miliardów elektronowoltów, co stanowi niezwykle dużą ilość energii), rozciągające się w strukturze przypominającej halo w kierunku centrum Drogi Mlecznej. Składowa emisji promieniowania gamma ściśle odpowiada kształtowi, którego spodziewamy się dla halo ciemnej materii” – powiedział Totani.

Czytaj więcej

Nauka

Sztuczna inteligencja pomogła znaleźć ślady życia w skałach sprzed 3,3 miliarda lat

Sztuczna inteligencja pomogła znaleźć nie tylko dowody na istnienie życia w skałach liczących 3,3...

Czy najnowsze odkrycie faktycznie potwierdza istnienie ciemnej materii?

Zaobserwowane widmo energii, czyli zakres natężeń emisji promieni gamma, odpowiada emisji przewidywanej dla anihilacji hipotetycznych WIMP-ów o masie około 500 razy większej niż masa protonu. Istotne jest to, że uzyskanych pomiarów promieniowania gamma nie da się łatwo wyjaśnić innymi zjawiskami astronomicznymi czy innymi źródłami emisji gamma. Z tego względu prof. Totani uważa, że emisja promieniowania gamma pochodzi właśnie od ciemnej materii, której poszukiwano od wielu lat.

„Jeśli to prawda, na ile pozwala mi moja wiedza, byłby to pierwszy raz, kiedy ludzkość »zobaczyła« ciemną materię. Okazuje się też, że ciemna materia jest nową cząstką, niewłączoną do obecnego standardowego modelu fizyki cząstek. To oznacza duży przełom w astronomii i fizyce” – przyznał Totani.