Учените може би са „видели“ тъмна материя за първи път, благодарение на космическия гама-телескоп „Ферми“ на НАСА. Ако е така, това би отбелязало първото директно откриване на най-мистериозното вещество във Вселената.
Теоретизирането на тъмната материя е дело през 1933 г. на астронома Фриц Цвики, който открива, че видимите галактики от купчето Кома нямат необходимото гравитационно влияние, за да предотвратят разпадането на този куп.
След това, през 70-те години на миналия век, астрономът Вера Рубин открил, че външните краища на спиралните галактики се въртят със същата скорост като центровете им, нещо, което би било възможно само ако по-голямата част от масата в тези галактики не е концентрирана в центровете им, а е по-разпръсната.
Разбира се, това не са директни наблюдения на тъмната материя, а изводи, направени въз основа на взаимодействията на тъмната материя с гравитацията, както и влиянието, което гравитацията оказва върху обикновената материя и светлината. Въпреки това, благодарение на тези открития, астрономите оттогава са изчислили, че всички големи галактики са вградени в огромни ореоли от тъмна материя, които се разширяват далеч отвъд границите на видимата материя в галактиките.
Сега се смята, че частиците на това мистериозно вещество превишават частиците, които съставляват ежедневната материя, в съотношение пет към едно.
Това означава, че всичко, което виждаме около нас ежедневно – звезди, планети, луни, телата ни, котките ни и т.н. – представлява само 15% от материята във Вселената, а тъмната материя представлява останалите 85%.
Към мистерията на тъмната материя се добавя и фактът, че тъй като тя взаимодейства с електромагнитното излъчване толкова слабо или изобщо не взаимодейства, тя не излъчва, не абсорбира и не отразява светлина. По този начин тя е ефективно невидима във всички дължини на вълната на светлината – или поне така си мислехме.
Съществува една възможност, която би довела до появата на светлина от тъмната материя.
Ако частиците на тъмната материя се „анихилират“, когато се срещнат и взаимодействат, подобно на това, което правят материята и нейният аналог антиматерия, тогава това би трябвало да произведе дъжд от частици, включително фотони от гама-лъчи, които, макар и невидими за нашите очи, биха могли да бъдат „видени“ от чувствителни космически гама-лъчеви телескопи.
Една от предложените „самоанихилиращи се“ частици, за които се предполага, че съставляват тъмната материя, са така наречените „слабо взаимодействащи масивни частици“ или „WIMPS “.
Екип от изследователи, ръководен от Томонори Тотани от катедрата по астрономия в Токийския университет, насочил космическия апарат „Ферми“ към регионите на Млечния път, където би трябвало да се събира тъмна материя, а именно в центъра на нашата галактика, търсейки тази показателна гама-лъчева сигнатура.
Тотани смятал, че най-накрая открихме този подпис.
„Открихме гама-лъчи с фотонна енергия от 20 гигаелектронволта (или 20 милиарда електронволта, изключително голямо количество енергия), простиращи се в халоподобна структура към центъра на галактиката Млечен път“, каза Тотани. „Компонентът на гама-лъчите, излъчван от нас, съвпада много добре с формата, очаквана от халото на тъмната материя.“
И това не е единственото близко съвпадение. Енергийната сигнатура на тези гама-лъчи съвпада много добре с тези, за които се предполага, че ще възникнат от анихилацията на сблъскващи се WIMP-ове, за които се очаква да имат маса около 500 пъти по-голяма от тази на протон, обикновените частици материя, намиращи се в сърцето на атомите. Тотани предполага, че няма други астрономически явления, които лесно да обясняват гама-лъчите, наблюдавани от Ферми.
„Ако това е вярно, доколкото ми е известно, това би било първият път, когато човечеството е „видяло“ тъмна материя. И се оказва, че тъмната материя е нова частица, която не е включена в настоящия стандартен модел на физиката на елементарните частици“, каза Тотани. „Това означава важно развитие в астрономията и физиката.“
Въпреки че Тотани е уверен, че това, което той и колегите му са открили, е признак на взаимно унищожаване на тъмна материя от WIMP в сърцето на Млечния път, научната общност като цяло ще се нуждае от повече твърди доказателства, преди да се приключи с тази почти вековна мистерия.
„Това може да се постигне, след като се натрупат повече данни, и ако е така, би предоставило още по-силни доказателства, че гама-лъчите произхождат от тъмна материя“, добави Тотани.
Изследването на екипа е публикувано в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
