Badacze z Uniwersytetu Tokijskiego ogłosili, że w danych z Kosmicznego Teleskopu Fermi znaleźli sygnał, który może być pierwszym w historii bezpośrednim śladem ciemnej materii. Wyniki opublikowano w prestiżowym czasopiśmie Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, a informacja natychmiast zelektryzowała środowisko naukowe na całym świecie.
Ciemna materia to substancja, której nie potrafimy zobaczyć ani zarejestrować żadnym zmysłem, bo nie emituje ani nie odbija światła. Istnieje tylko dzięki efektom grawitacyjnym i odpowiada za około 85 procent całej materii we Wszechświecie. Choć ma dominujący udział w kosmosie, nigdy nie udało się jej bezpośrednio wykryć. Dlatego ewentualny sygnał, który wskazywałby na jej obecność, byłby wydarzeniem bez precedensu w historii nauki.
Zespół prof. Tomonoriego Totaniego twierdzi, że w centrum Drogi Mlecznej zaobserwowano aureolę wysokoenergetycznego promieniowania gamma o energii około 20 gigaelektronowoltów. To bardzo ważna wskazówka, ponieważ właśnie takie sygnały, według teorii fizycznej, powinna generować anihilacja cząstek WIMP, czyli hipotetycznych słabo oddziałujących masywnych cząstek, które od lat są głównym kandydatem na ciemną materię. Zgodnie z obliczeniami ich masa musiałaby wynosić około pięciuset mas protonów, co wskazywałoby na istnienie zupełnie nowej cząstki nieobecnej w Modelu Standardowym.
Totani wyjaśnia, że kształt i intensywność tego promieniowania odpowiadają wzorom przewidywanym przez modele halo ciemnej materii w galaktykach. To ważne, bo aby ogłosić tak przełomowe odkrycie, należy wykazać, że sygnału nie da się przypisać żadnemu innemu znanemu zjawisku. Japońscy badacze przeanalizowali więc możliwości związane z supernowymi, pulsarami i gwiazdami neutronowymi, jednak żadne z nich nie pasowało do rejestrowanego wzoru emisji.
Mimo to społeczność naukowa pozostaje ostrożna. Astrofizyk Kinwah Wu z University College London przypomina, że nadzwyczajne twierdzenia wymagają nadzwyczajnych dowodów i jego zdaniem konieczna jest niezależna weryfikacja wyników. Podkreśla, że choć sygnał jest niezwykle intrygujący, równie dobrze może mieć nieznane jeszcze pochodzenie astrofizyczne, dlatego potrzeba dodatkowych obserwacji i analiz.
Sam Totani również podkreśla, że to dopiero pierwszy krok. Jego zespół zwraca uwagę na konieczność poszukiwania podobnych sygnałów w galaktykach karłowatych krążących wokół Drogi Mlecznej. To miejsca znacznie spokojniejsze pod względem promieniowania tła. Jeśli w takich galaktykach pojawią się identyczne sygnatury gamma, byłby to jeden z najmocniejszych dowodów na istnienie ciemnej materii w historii fizyki.
Poszukiwania ciemnej materii trwają od lat 30. XX wieku, kiedy Fritz Zwicky po raz pierwszy zauważył, że galaktyki poruszają się tak, jakby były trzymane w ryzach przez „brakującą masę”. Od tamtej pory wiemy, że bez ciemnej materii galaktyki nie mogłyby się utrzymać. Jeśli wyniki japońskich badaczy potwierdzą się w kolejnych analizach, oznaczałoby to jedno z największych odkryć współczesnej kosmologii, które zmieniłoby nasz sposób rozumienia budowy Wszechświata. Jeśli jednak okażą się błędne, to i tak przesuwają granicę wiedzy i wskazują, gdzie nauka powinna szukać dalej.
Źródła: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (JCAP), NASA Fermi Gamma-ray Space Telescope, University of Tokyo.
