Η λάμψη των ακτίνων γάμμα υποδεικνύει τη σκοτεινή ύλη στο κέντρο του γαλαξία μας
Η επόμενη δεκαετία θα είναι η δεκαετία της σκοτεινής ύλης, λένε ορισμένοι επιστήμονες, καθώς οι προσπάθειες ανίχνευσης του μυστηριώδους υλικού είτε θα αποδώσουν είτε θα αποκλείσουν την πιο πολλά υποσχόμενη υπόθεση για το τι είναι. Αλλά οι αστρονόμοι μπορεί να έχουν ήδη εντοπίσει σημάδια σκοτεινής ύλης στην καρδιά του γαλαξία μας του Γαλαξία μας, λέει τώρα ένα ζευγάρι αστροφυσικών.
Δεδομένα από το διαστημικό τηλεσκόπιο ακτίνων γάμμα Fermi της NASA αποκαλύπτουν μια περίσσεια ακτίνων γάμμα που προέρχεται από το γαλαξιακό κέντρο που θα μπορούσε να παραχθεί καθώς τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης εξαφανίζονται το ένα το άλλο, ο Kevork Abazajian και ο Manoj Kaplinghat του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια, Irvine. αναφορά σε ένα χαρτί που δημοσιεύτηκε στον διακομιστή προεκτύπωσης arXiv. "Υπάρχει σίγουρα κάποια πηγή εκεί, και ταιριάζει με την ερμηνεία της σκοτεινής ύλης", λέει ο Abazajian. Αλλά άλλοι ερευνητές λένε ότι η περίσσεια θα μπορούσε να είναι ένα τεχνούργημα του τρόπου με τον οποίο οι Abazajian και Kaplinghat διαμορφώνουν τη ροή των ακτίνων γάμμα ή θα μπορούσε να προέρχεται από πιο κοσμικές πηγές.
Οι αστρονόμοι έχουν άφθονα στοιχεία ότι η σκοτεινή ύλη παρέχει το μεγαλύτερο μέρος της βαρύτητας που εμποδίζει τα αστέρια να πετάξουν έξω από τους γαλαξίες. Και οι κοσμολόγοι έχουν δείξει ότι αποτελεί το 85% όλης της ύλης στο σύμπαν. Αλλά οι φυσικοί δεν ξέρουν τι είναι η σκοτεινή ύλη.
Η κύρια υπόθεση είναι ότι η σκοτεινή ύλη θα μπορούσε να αποτελείται από ασθενώς αλληλεπιδρώντα τεράστια σωματίδια ή WIMP, τα οποία προβλέπονται από ορισμένες θεωρίες. Τα WIMP θα ήταν αρκετά μαζικά για να παράγουν πολλή βαρύτητα, αλλά διαφορετικά θα αλληλεπιδρούσαν με τη συνηθισμένη ύλη πολύ ασθενώς. Κάθε γαλαξίας θα σχηματιζόταν μέσα σε ένα τεράστιο σύννεφο WIMP.
Οι φυσικοί αναζητούν WIMP με διάφορους τρόπους. Κάποιοι προσπαθούν να τους εντοπίσουν χρησιμοποιώντας εξαιρετικά ευαίσθητους υπόγειους ανιχνευτές. Άλλοι ελπίζουν να παράγουν WIMP στον μεγαλύτερο θρυμματιστή ατόμων στον κόσμο, τον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων στην Ελβετία. Τα WIMP μπορεί επίσης να εξαφανιστούν το ένα το άλλο όταν συγκρούονται για να παράγουν συνηθισμένα σωματίδια όπως ακτίνες γάμμα, και οι αστροφυσικοί χτενίζουν τους ουρανούς για σημάδια τέτοιων εκμηδενισμών.
Οι Abazajian και Kaplinghat λένε ότι οι περισσότεροι από 400 ερευνητές που εργάζονται με τον δορυφόρο Fermi μπορεί να έχουν ήδη βρει αυτά τα στοιχεία. Οι δύο θεωρητικοί ανέλυσαν δεδομένα που συλλέχθηκαν από τον Αύγουστο του 2008 έως τον Ιούνιο του 2012, εστιάζοντας σε ένα κομμάτι ουρανού 7 μοιρών επί 7 μοιρών γύρω από το γαλαξιακό κέντρο. Για κάθε ένα από τα τέσσερα ενεργειακά εύρη, χαρτογράφησαν την εκπομπή στον ουρανό. Ταιριάζουν σε κάθε χάρτη με ένα "βασικό μοντέλο" που περιελάμβανε 17 σημειακές πηγές ακτίνων γάμμα που είχε ήδη βρει ο Fermi σε αυτήν την περιοχή, ένα "διάχυτο" υπόβαθρο που αντιπροσωπεύει τη γενική εκπομπή από το γαλαξιακό κέντρο και ένα χωρικά ομοιόμορφο φόντο .
Στη συνέχεια ταίριαξαν τα δεδομένα με ένα άλλο μοντέλο που περιελάμβανε μια συμβολή από εκμηδενίσεις της σκοτεινής ύλης, συμπεριλαμβανομένων θεωρητικών εκτιμήσεων της κατανομής της σκοτεινής ύλης και του τρόπου με τον οποίο οι εκμηδενίσεις των σωματιδίων παράγουν ακτίνες γάμμα. Η προσθήκη των εκμηδενισμών της σκοτεινής ύλης βελτίωσε σημαντικά την εφαρμογή, βρήκαν, υποδηλώνοντας ότι υπάρχει περίσσεια ακτίνων γάμμα που προέρχονται από τη σκοτεινή ύλη.
Άλλοι ερευνητές, συμπεριλαμβανομένου του Daniel Hooper του Εθνικού Εργαστηρίου Επιταχυντή Fermi στη Batavia του Ιλινόις, έχουν κάνει παρόμοιους ισχυρισμούς. Στην πραγματικότητα, ο Abazajian είχε υποστηρίξει στο παρελθόν κατά αυτής της ερμηνείας. Αλλά η νέα ανάλυση δείχνει ότι η υπόθεση της σκοτεινής ύλης ταιριάζει στα δεδομένα με τρεις βασικούς τρόπους, λέει ο Abazajian:Έχει τη σωστή κατανομή ενέργειας, τη σωστή χωρική κατανομή και τη σωστή ένταση. «Όταν είδα ότι ήμουν σαν «Αγία αγελάδα! " αυτος λεει. Ο Abazajian προειδοποιεί, ωστόσο, ότι οι ακτίνες γάμμα θα μπορούσαν να προέρχονται από μια λιγότερο εξωτική πηγή, όπως τα πάλσαρ που δεν είχαν ανιχνευτεί στο παρελθόν.
Θα μπορούσαν επίσης να εξηγηθούν με έναν ακόμη πιο εύκολο τρόπο, λέει ο Stefano Profumo, ένας θεωρητικός αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Santa Cruz, και μέλος της ομάδας Fermi-satellite. Οι αναλύσεις των Abazajian και Hooper εξαρτώνται κριτικά από το μοντέλο του διάχυτου γαλαξιακού υποβάθρου, λέει ο Profumo. Αυτό το μοντέλο είχε προκύψει για να περιγράψει μια πολύ μεγαλύτερη περιοχή γύρω από το γαλαξιακό κέντρο, λέει, και είναι «εντελώς τυφλό για τις λεπτομέρειες στο γαλαξιακό κέντρο». Επομένως, η χρήση των προσαρμογών στα δεδομένα θα μπορούσε να παράγει παραπλανητικά αποτελέσματα, προειδοποιεί. Ωστόσο, ο Profumo συμφωνεί ότι το γαλαξιακό κέντρο είναι ένα πρωταρχικό μέρος για να αναζητήσετε στοιχεία σκοτεινής ύλης.
