Unatoč tome što čini više od četvrtine svemira, tamna tvar desetljećima je ostajala tvrdoglavo skrivena od teleskopa znanstvenika. No istraživači sa Sveučilišta Johns Hopkins i Leibniz Instituta za astrofiziku sada vjeruju da su pronašli dokaz koji su dugo tražili. Iako neuhvatljiva jer ne emitira vlastitu energiju, kada se čestice tamne tvari sudare, one proizvode nalet gama-zračenja. Te eksplozije energija kratkog vala mogu biti ključan trag za otkrivanje najskrivenijih dijelova svemira.
Prvi konkretan dokaz
Zbog toga istraživači smatraju da tajanstveni sjaj gama-zraka koji dolazi iz naše galaksije može otkriti gdje se točno tamna tvar skriva. Ako su u pravu, to bi mogao biti prvi konkretan dokaz da tamna tvar zaista postoji. "Tamna tvar dominira svemirom i drži galaksije na okupu. To je iznimno značajno i neprestano razmišljamo o idejama kako bismo je mogli otkriti. Gama-zrake i, posebno, višak svjetla koji promatramo u središtu naše galaksije mogao bi biti naš prvi trag", kaže koautor studije Joseph Silk, prenosi Daily Mail.
Tamna je tvar neuhvatljiva vrsta čestica koja čini velik dio dodatne mase koja "nedostaje" u većini galaksija. Iako znanstvenici mogu vidjeti gravitacijske učinke koje ta skrivena masa stvara, tamna tvar ne emitira vlastitu energiju koju bi naši teleskopi mogli detektirati. To je razlog zašto je otkrivanje tamne tvari jedan od najvećih izazova moderne fizike.
Od 2008. godine NASA-in satelit Fermi polako sastavlja sliku Mliječne staze pomoću gama-zraka. Kada su znanstvenici promatrali tu sliku galaksije u gama-zrakama, primijetili su nešto iznimno neobično. Središte Mliječne staze činilo se ispunjeno difuznim sjajem gama-zračenja koji nije izgledao kao da dolazi iz bilo kojeg određenog izvora.
Kako bi to objasnili, znanstvenici su predložili dva konkurentna objašnjenja. Ili je sjaj uzrokovan rotirajućim jezgrama umirućih zvijezda – ili ga uzrokuju sudari tamne tvari. U studiji objavljenoj u časopisu Physical Review Letters istraživači su koristili superračunala kako bi stvorili kartu gdje bi tamna tvar trebala biti u galaksiji. U obzir su uzeli kako je nastala Mliječna staza i povijest kretanja mase unutar galaktičkog sustava. "Naša je galaksija nastala iz golemih oblaka tamne tvari. Obična tvar se ohladila i slegla u središnje regije, povlačeći sa sobom i dio tamne tvari", objašnjava profesor Silk.
Tijekom milijardi godina tamna tvar iz tih drugih sustava gravitacijski se privukla prema gustoj galaktičkoj jezgri, a broj sudara se povećao, što je dodatno intenziviralo emisiju gama-zraka. Kada su istraživači usporedili te simulacije s pravim slikama galaksije koje je snimio Fermi, otkrili su da se njihova predviđanja podudaraju.
"Jedan od glavnih izazova za objašnjenje tamne tvari bio je taj što njezina predviđena distribucija nije odgovarala uočenom višku gama-zraka. U svojoj novoj studiji otkrili smo da je ta neusklađenost nastala zbog pojednostavljene pretpostavke: znanstvenici su modelirali tamnu tvar kao savršeno sferičnu oko galaktičkog centra – u stvarnosti, naše simulacije pokazuju da je spljoštena", rekao je za Daily Mail glavni autor studije dr. Moorits Muru s Leibniz Instituta za astrofiziku.
Revolucija u astronomiji
Iako ovo još uvijek nije nepobitan dokaz postojanja tamne tvari, otvara primamljivu mogućnost da sjaj gama-zraka zaista dolazi od tamne tvari, što bi bilo revolucionarno za astronomiju i fiziku čestica. Još je moguće da sjaj gama-zraka proizvode rotirajuće neutronske zvijezde, ali studija vagu naginje u korist tamne tvari. "Naša otkrića smanjuju vjerojatnost da je zračenje proizvedeno od milisekundnih pulsara. Ovo nije konkretan dokaz, ali je korak bliže razumijevanju tamne tvari i razotkrivanju najveće tajne svemira", kaže dr. Moorits Muru.
Profesor Silk dodaje da je njegova "velika nada" da će uskoro sagrađeni Cerenkov Telescope Array u Čileu moći riješiti raspravu jednom zauvijek. To će biti najsnažniji gama-teleskop u svijetu i trebao bi imati osjetljivost dovoljnu za detekciju malih razlika između gama-zraka proizvedenih tamnom tvari i zračenja rotirajućih neutronskih zvijezda. Alternativno, teleskop bi mogao skenirati obližnje patuljaste galaksije, koje bi većinom trebale biti sastavljene od tamne tvari. "Detekcija istog signala koji je Fermi pronašao za galaktičko središte potvrdila bi hipotezu o tamnoj tvari", ističe profesor Silk.
Otvori KEKS Pay
