Λύθηκε το «αίνιγμα» της σκοτεινής ύλης; Astronomers may have detected the first direct evidence of dark matter

Η ροή των αξιονίων από τον Ήλιο (μπλε) και η μετατροπή τους σε ακτίνες Χ (πορτοκαλί) οι οποίες ανιχνεύονται από το παρατηρητήριο XMM-Newton. A sketch (not to scale) showing axions (blue) streaming out from the Sun, converting in the Earth's magnetic field (red) into X-rays (orange), which are then detected by the XMM-Newton observatory. Credit: University of Leicester.

Ανακάλυψη του βρετανικού πανεπιστήμιου του Λέστερ υποδεικνύει πως η σκοτεινή ύλη αποτελείται από αξιόνια, ανοίγοντας έτσι τον δρόμο για την πληρέστερη κατανόηση του σύμπαντος.

Ένα «αφύσικο» σήμα από το ευρωπαϊκό διαστημικό τηλεσκόπιο XMM-Newton φαίνεται να αποτελεί την πρώτη άμεση ανίχνευση σκοτεινής ύλης και να εξηγεί από ποια σωματίδια αυτή αποτελείται, υποστηρίζουν αστρονόμοι από το βρετανικό πανεπιστήμιο του Λέστερ.

Τα ευρήματα των επιστημόνων, τα οποία περιγράφονται σε άρθρο τους στην επόμενη έκδοση του περιοδικού «Monthly Notices» της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας, είναι πιθανό να χρειασθούν χρόνια για να επιβεβαιωθούν. Ωστόσο, σε μια τέτοια περίπτωση, θα πρόκειται για μια ιστορική ανακάλυψη, που θα δώσει τη δυνατότητα να κατανοηθεί το σύμπαν πολύ πληρέστερα απ’ ό,τι σήμερα.

Η σκοτεινή ύλη είναι αόρατη, καθώς δεν εκπέμπει ούτε ανακλά ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Παρ’ όλα αυτά παίζει καταλυτικό ρόλο στη δομή του σύμπαντος, αφού η ύπαρξή της αποτελεί τη μοναδική εξήγηση για την περιστροφική κίνηση των αστέρων που βρίσκονται στις παρυφές των γαλαξιών. Έτσι, αν και μέχρι σήμερα δεν έχει ανιχνευθεί άμεσα, υπολογίζεται πως αναλογεί στο 23% του σύμπαντος, συγκριτικά με το 4% που αντιστοιχεί στη συμβατική «ορατή» ύλη.

First direct detection of dark matter, thought to make up most of the matter in the universe, would be a historic breakthrough. Particles of dark matter called axions may stream from the core of the sun and produce x-rays when they slam into the Earth’s magnetic field. Illustration: Alamy

Το σήμα εντοπίσθηκε από τους αστρονόμους του πανεπιστημίου του Λέστερ κατά την ανάλυση των δεδομένων από το διαστημικό τηλεσκόπιο XMM-Newton της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας, το οποίο καταγράφει την ακτινοβολία Χ. Πιο συγκεκριμένα, οι επιστήμονες παρατήρησαν ότι οι μετρήσεις παρουσίαζαν 10% αύξηση όταν το τηλεσκόπιο «σάρωνε» τα όρια του γήινου μαγνητικού πεδίου που βρίσκονται απέναντι από τον Ήλιο.

Η παρατήρηση αυτή ήταν αναπάντεχη, αφού αφαιρώντας την ακτινοβολία Χ από τις πιο ισχυρές πηγές, όπως τους αστέρες και τους γαλαξίες, κανονικά οι μετρήσεις θα έπρεπε να είναι παρόμοιες σε όλες τις περιοχές. Επειδή κανένα συμβατικό μοντέλο δεν μπορούσε να εξηγήσει την ανωμαλία, οι επιστήμονες στράφηκαν σε εναλλακτικές θεωρίες, διαπιστώνοντας πως μόνο ένας συγκεκριμένος μηχανισμός θα μπορούσε να την εξηγήσει.

Ο μηχανισμός αυτός προβλέπει την ύπαρξη των αξιονίων, θεωρητικών σωματιδίων τα οποία έχουν προταθεί εδώ και χρόνια για συστατικά της σκοτεινής ύλης. Τα αξιόνια εκπέμπονται από τον Ήλιο, προτείνουν οι επιστήμονες, αφού πρώτα παραχθούν στον πυρήνα του. «Ταξιδεύοντας» στο διάστημα, όσα σωματίδια φτάνουν στις παρυφές του γήινου μαγνητικού πεδίου εκπέμπουν ακτινοβολία Χ, κάτι που θα δικαιολογούσε την αύξησή της που παρατηρείται τοπικά.

The senior author on the study, George Fraser, died the day after the report was submitted to the journal Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. In the paper, he wrote: “It appears plausible that axions – dark matter particle candidates – are indeed produced in the core of the sun and do indeed convert to x-rays in the magnetic field of the Earth.” Professor George Fraser (1955-2014), late Director of the University of Leicester Space Research Centre. Credit: University of Leicester.

Όπως είναι φυσικό, για να αποκλειστεί οποιαδήποτε άλλη πιθανή εξήγηση, η θεωρία θα πρέπει να επαληθευτεί από επόμενα ανεξάρτητα πειράματα. «Πάντως, η ανακάλυψη θέτει σοβαρή υποψηφιότητα να επιδράσει με καταλυτικό τρόπο όχι μόνο στην καλύτερη κατανόηση των πηγών ακτινοβολίας Χ στο σύμπαν, αλλά και στον προσδιορισμό της φύσης της σκοτεινής ύλης», σημειώνει στο σάιτ του βρετανικού πανεπιστημίου ο καθηγητής και επικεφαλής της έρευνας Άντι Ριντ.

Την ίδια άποψη συμμερίζεται ο Μάρτιν Μπάρστοου, πρόεδρος της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας και επίσης καθηγητής στο Λέστερ. «Πρόκειται για ένα συναρπαστικό αποτέλεσμα. Αν επιβεβαιωθεί, θα πρόκειται για την πρώτη φορά που εντοπίσθηκαν άμεσα και ταυτοποιήθηκαν τα σωματίδια σκοτεινής ύλης, με τεράστιες συνέπειες για τις θεωρίες μας για το σύμπαν».

Πηγές: naftemporiki.gr – /www.ras.org.uk