Οι επιστήμονες πλησιάζουν στην επιβεβαίωση της ύπαρξης της σκοτεινής ύλης (dark matter) – της αόρατης ουσίας που θεωρείται ότι αποτελεί περισσότερο από το ένα τέταρτο του σύμπαντος – καθώς μελετούν μία διάχυτη λάμψη ακτίνων γάμμα κοντά στο κέντρο του γαλαξία μας.

Η νέα τούτη έρευνα, η οποία μελετά μια υπερβάλλουσα ποσότητα ακτίνων γάμμα που παρατηρήθηκε κοντά στην καρδιά του Γαλαξία μας από το Fermi Gamma-ray Space Telescope της NASA, προσφέρει ελπίδα για την πολυαναμενόμενη επιβεβαίωση.

Ενώ ό,τι είναι ορατό στο σύμπαν αποτελείται από συνηθισμένη ύλη (αστέρια, πλανήτες, άνθρωποι), αυτή συνιστά μόνο περίπου το 5% του σύμπαντος.

Η σκοτεινή ύλη, η οποία δεν απορροφά, δεν αντανακλά ούτε εκπέμπει φως, φαίνεται να αποτελεί περίπου το 27% του σύμπαντος, με την υπόλοιπη μυστηριώδη συνιστώσα, τη σκοτεινή ενέργεια, να αντιστοιχεί στο 68%.

Οι επιστήμονες είναι βέβαιοι για την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης λόγω των βαρυτικών της επιδράσεων σε αστρονομικά συμβάντα μεγάλης κλίμακας, ωστόσο, η φευγαλέα φύση της καθιστά δύσκολη την άμεση απόδειξη της ύπαρξής της.

Δύο ανταγωνιστικές υποθέσεις

Για τις εκπομπές ακτίνων γάμμα υπάρχουν δύο κύριες ανταγωνιστικές εξηγήσεις:

• Σκοτεινή Ύλη: Οφείλονται σε συγκρούσεις σωματιδίων σκοτεινής ύλης που έχουν συσσωρευτεί στην περιοχή του γαλαξιακού κέντρου.
• Παλσάρ: Οφείλονται σε μια κατηγορία αστέρων νετρονίων – τους πυκνούς, καταρρέοντες πυρήνες γιγάντιων αστεριών – που ονομάζονται παλσάρ χιλιοστού του δευτερολέπτου (millisecond pulsars) και εκπέμπουν φως καθώς περιστρέφονται εκατοντάδες φορές το δευτερόλεπτο.

Μια νέα, ολοκληρωμένη ανάλυση που περιλαμβάνει προηγμένες προσομοιώσεις ζύγισε τα πλεονεκτήματα των δύο αυτών υποθέσεων, κρίνοντάς τες εξίσου πιθανές.

Η μελέτη έδειξε ότι οι ακτίνες γάμμα που παράγονται από τις συγκρούσεις σωματιδίων σκοτεινής ύλης θα παρήγαγαν το ίδιο ακριβώς σήμα 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 Τζόζεφ Σιλκ, ένας από τους συγγραφείς της μελέτης.

«Το βασικό μας νέο αποτέλεσμα είναι ότι η σκοτεινή ύλη ταιριάζει με τα δεδομένα των ακτίνων γάμμα τουλάχιστον εξίσου καλά με την ανταγωνιστική υπόθεση των αστέρων νετρονίων. Έχουμε αυξήσει τις πιθανότητες να έχει ανιχνευθεί έμμεσα η σκοτεινή ύλη», πρόσθεσε ο Σιλκ.

Γιατί οι ακτίνες Γάμμα μπορεί να είναι απόδειξη σκοτεινής ύλης

Οι ακτίνες Γάμμα εμφανίζουν τα μικρότερα μήκη κύματος και την υψηλότερη ενέργεια στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα.

Οι ακτίνες Γάμμα θεωρούνται πιθανή ένδειξη της σκοτεινής ύλης επειδή τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης υποπτεύονται ότι είναι τα αντισωματίδια του εαυτού τους και εξαϋλώνονται πλήρως όταν συγκρούονται.

Αυτές οι συγκρούσεις παράγουν ακτίνες γάμμα ως υποπροϊόν.

Η περιοχή όπου παρατηρήθηκε η υπερβάλλουσα λάμψη εκτείνεται στα εσώτατα 7.000 έτη φωτός του Γαλαξία και βρίσκεται περίπου 26.000 έτη φωτός μακριά από τη Γη.

Η επόμενη κίνηση

Οι ερευνητές εκτιμούν ότι το πιο ισχυρό επίγειο τηλεσκόπιο ακτίνων γάμμα στον κόσμο —το Cherenkov Telescope Array Observatory— το οποίο κατασκευάζεται επί του παρόντος στη Χιλή και μπορεί να τεθεί σε λειτουργία ήδη από το 2026, θα μπορέσει να δώσει την απάντηση. Αυτό θα επιτευχθεί μέσω της ικανότητάς του να διαφοροποιεί τις εκπομπές ακτίνων γάμμα από τις δύο ανταγωνιστικές πηγές.

Τα αποτελέσματα της μελέτης δημοσιεύθηκαν την Πέμπτη στο επιστημονικό περιοδικό Physical Review Letters.