Οι επιστήμονες ίσως πλησιάζουν πιο κοντά στην επιβεβαίωση της ύπαρξης της σκοτεινής ύλης, της αόρατης ουσίας που πιστεύεται ότι αποτελεί περισσότερο από το ένα τέταρτο του σύμπαντος, καθώς μελετούν μια διάχυτη λάμψη ακτίνων γάμμα κοντά στο κέντρο του γαλαξία μας.
Όλα τα ορατά, έμβια και μη, στο σύμπαν αποτελούνται από συνηθισμένη ύλη, από τα αστέρια και τους πλανήτες μέχρι τους ανθρώπους.
Η συνηθισμένη ύλη μπορεί να φανεί σε μήκη κύματος από το υπέρυθρο έως το ορατό φως και τις ακτίνες γάμμα, αλλά αποτελεί μόνο περίπου το 5% του σύμπαντος.
Η σκοτεινή ύλη, η οποία δεν απορροφά, δεν αντανακλά ή δεν εκπέμπει φως, φαίνεται να αποτελεί περίπου το 27% του σύμπαντος, με ένα άλλο μυστηριώδες συστατικό που ονομάζεται σκοτεινή ενέργεια να αντιπροσωπεύει το υπόλοιπο περίπου 68%.
Όπως μεταδίδει το Reuters, οι επιστήμονες είναι βέβαιοι ότι η σκοτεινή ύλη υπάρχει λόγω των βαρυτικών της επιδράσεων σε μεγάλη κλίμακα στο σύμπαν. Λόγω της ίδιας της φύσης της, η ύπαρξή της ήταν δύσκολο να αποδειχθεί. Ωστόσο, η έρευνα για ακτίνες γάμμα που παρατηρήθηκαν και χαρτογραφήθηκαν από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Ακτίνων Γάμμα Fermi σε μια τεράστια έκταση κοντά στην καρδιά του Γαλαξία μας υπόσχεται την επιβεβαίωση που αναζητείται εδώ και καιρό.
Δύο προσεγγίσεις
Οι επιστήμονες έχουν δύο ανταγωνιστικές εξηγήσεις για αυτές τις εκπομπές ακτίνων γάμμα.
Η μία είναι ότι προκαλούνται από συγκρουόμενα σωματίδια σκοτεινής ύλης που συγκεντρώνονται σε αυτήν την γαλαξιακή περιοχή. Η άλλη είναι ότι προκαλούνται από μια κατηγορία αστέρων νετρονίων – τους πυκνούς πυρήνες των τεράστιων αστέρων που έχουν καταρρεύσει μετά τον θάνατό τους – που ονομάζονται πάλσαρ χιλιοστών του δευτερολέπτου και εκπέμπουν φως σε όλο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα καθώς περιστρέφονται εκατοντάδες φορές ανά δευτερόλεπτο.
Μια ολοκληρωμένη νέα ανάλυση που περιλαμβάνει προηγμένες προσομοιώσεις έχει σταθμίσει τα πλεονεκτήματα αυτών των ανταγωνιστικών υποθέσεων, θεωρώντας τες εξίσου πιθανές. Οι ακτίνες γάμμα που παράγονται από τις συγκρούσεις σωματιδίων σκοτεινής ύλης, έδειξε η μελέτη, θα παρήγαγαν το ίδιο σήμα ακτίνων γάμμα με αυτό που παρατηρήθηκε από τον δορυφόρο Fermi.
«Η κατανόηση της φύσης της σκοτεινής ύλης που διαπερνά τον γαλαξία μας και ολόκληρο το σύμπαν είναι ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα στη φυσική», δήλωσε ο κοσμολόγος Joseph Silk του Πανεπιστημίου Johns Hopkins στο Μέριλαντ και του Ινστιτούτου Αστροφυσικής του Πανεπιστημίου Paris/Sorbonne, ένας από τους συγγραφείς της μελέτης που δημοσιεύθηκε την Πέμπτη στο περιοδικό Physical Review Letters.
«Το βασικό μας νέο αποτέλεσμα είναι ότι η σκοτεινή ύλη ταιριάζει με τα δεδομένα ακτίνων γάμμα τουλάχιστον τόσο καλά όσο και η αντίπαλη υπόθεση του αστέρα νετρονίων. Έχουμε αυξήσει τις πιθανότητες να έχει ανιχνευθεί έμμεσα η σκοτεινή ύλη», πρόσθεσε ο Silk.
Οι ερευνητές δήλωσαν ότι το ισχυρότερο επίγειο τηλεσκόπιο ακτίνων γάμμα στον κόσμο – το Παρατηρητήριο Συστοιχίας Τηλεσκοπίων Cherenkov, το οποίο βρίσκεται υπό κατασκευή στη Χιλή – μπορεί να είναι σε θέση να δώσει μια απάντηση διαφοροποιώντας τις εκπομπές ακτίνων γάμμα από αυτές τις δύο πηγές. Θα μπορούσε να τεθεί σε λειτουργία ήδη από το 2026.
«Επειδή η σκοτεινή ύλη δεν εκπέμπει ούτε μπλοκάρει το φως, μπορούμε να την ανιχνεύσουμε μόνο μέσω των βαρυτικών της επιδράσεων στην ορατή ύλη. Παρά τις δεκαετίες αναζήτησης, κανένα πείραμα δεν έχει ακόμη ανιχνεύσει άμεσα σωματίδια σκοτεινής ύλης», δήλωσε ο αστροφυσικός και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Moorits Mihkel Muru του Πανεπιστημίου του Tartu και του Ινστιτούτου Αστροφυσικής Leibniz Potsdam.
Πολύ πολύ μακριά…
Η συγκέντρωση ακτίνων γάμμα παρατηρήθηκε σε μια περιοχή που εκτείνεται στα 7.000 έτη φωτός του γαλαξία. Ένα έτος φωτός είναι η απόσταση που διανύει το φως σε ένα έτος, δηλαδή, 9,5 τρισεκατομμύρια χιλιόμετρα. Αυτή η περιοχή απέχει περίπου 26.000 έτη φωτός από τη Γη.
Οι ακτίνες γάμμα εμφανίζουν τα μικρότερα μήκη κύματος και την υψηλότερη ενέργεια από οποιοδήποτε άλλο κυματικό στοιχείο στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Γιατί οι ακτίνες γάμμα μπορεί να αποτελούν ένδειξη σκοτεινής ύλης; Υπάρχει η υποψία ότι τα σωματίδια σκοτεινής ύλης εξαϋλώνονται εντελώς όταν συγκρούονται, με αυτές τις συγκρούσεις να παράγουν ακτίνες γάμμα ως υποπροϊόν.
Πιστεύεται ότι ο Γαλαξίας σχηματίστηκε από την κατάρρευση υπό τη δύναμη της βαρύτητας ενός τεράστιου νέφους σκοτεινής ύλης και συνηθισμένης ύλης.
«Η συνηθισμένη ύλη ψύχθηκε και έπεσε στις κεντρικές περιοχές, παρασύροντας μαζί της κάποια σκοτεινή ύλη», είπε ο Σιλκ. «Μοναδικό στην απλούστερη υπόθεση της σκοτεινής ύλης είναι το γεγονός ότι τα σωματίδια σκοτεινής ύλης θεωρούνται ότι είναι τα δικά τους αντισωματίδια και εξαϋλώνονται εντελώς όταν συγκρούονται. Μόνο τα πρωτόνια και τα αντιπρωτόνια κάνουν κάτι παρόμοιο για να παράγουν ενεργητικές ακτίνες γάμμα, και τα αντιπρωτόνια είναι εξαιρετικά σπάνια».
Αλλά η λάμψη θα μπορούσε επίσης να παραχθεί από τη συλλογική εκπομπή πολλών χιλιάδων μέχρι τώρα μη παρατηρούμενων πάλσαρ χιλιοστών του δευτερολέπτου. Ο δορυφόρος Φέρμι επιβεβαίωσε ότι τέτοια αντικείμενα είναι πηγές ακτίνων γάμμα που θα μπορούσαν να εξηγήσουν τη λάμψη σε αυτήν την περιοχή.
