Υποψίες σκοτεινής ύλης στα δεδομένα του τηλεσκοπίου Fermi. Fermi Hints at Dark Matter

This animation zooms into an image of the Milky Way, shown in visible light, and superimposes a gamma-ray map of the galactic center from NASA's Fermi. Raw data transitions to a view with all known sources removed, revealing a gamma-ray excess hinting at the presence of dark matter. Credit: NASA Goddard/A. Mellinger (Central Michigan Univ.) and T. Linden (Univ. of Chicago)

Μία νέα ανάλυση ακτινών γ με προέλευση το κέντρο του Γαλαξία αποτελεί την ισχυρότερη ένδειξη μέχρι σήμερα για την εκπομπή ακτινοβολίας που σχετίζεται με τη σκοτεινή ύλη.

Τη νέα έρευνα πραγματοποίησε ομάδα επιστημόνων από το Κέντρο Αστρονομίας του πανεπιστημίου Χάρβαρντ (CfA), το πανεπιστήμιο ΜΙΤ, το εργαστήριο Fermilab και το πανεπιστήμιο του Σικάγο, οι οποίοι ανέλυσαν τα δεδομένα από το διαστημικό τηλεσκόπιο Fermi της NASA.

A view of the entire gamma-ray sky from Fermi's LAT instrument, shaded to emphasize the central galaxy. The inset is a map of the galactic center with known sources removed, which reveals the gamma-ray excess (red, green and blue) found there. This excess emission is consistent with annihilations from some hypothesized forms of dark matter. Credit: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration and T. Linden (Univ. of Chicago)

Η ερευνητική ομάδα ανέπτυξε νέους χάρτες που απεικονίζουν την εκπομπή ακτινών γ στο Γαλαξία και έδειξαν πως το γαλαξιακό κέντρο παράγει περισσότερη ακτινοβολία από αυτή που μπορεί να εξηγηθεί από τα γνωστά φαινόμενα, είναι όμως συμβατή με ορισμένες θεωρίες για τη σκοτεινή ύλη.

«Οι νέοι χάρτες μας επιτρέπουν να αναλύσουμε την περίσσεια ακτινοβολίας και να δοκιμάσουμε εάν είναι δυνατόν να εξηγηθεί με συμβατικούς τρόπους, όπως με την παρουσία πάλσαρ και άλλων αντικειμένων που δεν έχουμε ακόμη ανακαλύψει», δήλωσε ο Νταν Χούπερ, αστροφυσικός του εργαστηρίου Fermilab.

Side-by-side maps, with labels. At left is a map of gamma rays with energies between 1 and 3.16 GeV detected in the galactic center by Fermi's LAT; red indicates the greatest number. Prominent pulsars are labeled. Removing all known gamma-ray sources (right) reveals excess emission that may arise from dark matter annihilations. Credit: T. Linden (Univ. of Chicago)

«Το σήμα που πήραμε ωστόσο δεν μπορεί αυτή τη στιγμή να εξηγηθεί με κάποιον συμβατικό τρόπο και βρίσκεται σε συμφωνία με προβλέψεις από πολύ απλά μοντέλα σκοτεινής ύλης», κατέληξε.

Το γαλαξιακό κέντρο περιέχει πολλές πηγές ακτινών γ, μία μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας με πολύ υψηλή ενέργεια. Τέτοιες πηγές μπορεί να είναι υπολείμματα από σουπερνόβα, δυαδικά αστρικά συστήματα ή σωματίδια που συγκρούονται με νέφη αερίων.

Στο κέντρο του Γαλαξία όμως αναμένεται να υπάρχει και μεγάλη πυκνότητα σκοτεινής ύλης, η οποία με τη βαρυτική της έλξη στη συνήθη ύλη δημιουργεί τις βάσεις για τη συγκρότηση δομών όπως οι γαλαξίες.

Η φύση της σκοτεινής ύλης δεν είναι γνωστή καθώς δεν αλληλεπιδρά με κανέναν άλλο τρόπο με τον υπόλοιπο κόσμο παρά μόνο μέσω της βαρύτητας. Από τις επικρατέστερες θεωρίες για τη σκοτεινή ύλη, είναι τα Ασθενώς Αλληλεπιδρώντα Σωματίδια με Μάζα (WIMPs).

Σύμφωνα με μερικά μοντέλα, τα WIMPs εξαϋλώνονται όταν συγκρούονται, παράγοντας ακτίνες γ με ενέργεια εντός των ορίων που θα μπορούσε να ανιχνεύσει το τηλεσκόπιο Fermi.

H ομάδα των αστροφυσικών υπολόγισε πως εξαϋλώσεις σκοτεινών σωματιδίων με μάζα της τάξης των 31-40 GeV θα μπορούσε να εξηγήσουν απόλυτα την αυξημένη ποσότητα ακτινοβολίας στα δεδομένα του Fermi.

Για να μπορέσουν να πιστοποιήσουν την πιθανή ανακάλυψή τους, οι ερευνητές ευελπιστούν πως τα συμπεράσματά τους θα αναπαραχθούν σε κάποιο από τα πειράματα που λαμβάνουν χώρα στη Γη, είτε στον επιταχυντή LHC είτε σε άλλους ανιχνευτές.