Researchers at the
Tata Institute of Fundamental Research in Mumbai have proposed a theory that
predicts how dark matter may be annihilating much more rapidly in the Milky
Way, than in smaller or larger galaxies and the early Universe. The Fermi LAT
60-month image, constructed from front-converting gamma rays with energies
greater than 1 GeV. The most prominent feature is the bright band of diffuse
glow along the map's center, which marks the central plane of our Milky Way
galaxy. The gamma rays are mostly produced when energetic particles accelerated
in the shock waves of supernova remnants collide with gas atoms and even light
between the stars. Image credit: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration
Φυσικοί
από το ινστιτούτο βασικής έρευνας Tata στην Ινδία προτείνουν μια νέα θεωρία η οποία προβλέπει πως η
σκοτεινή ύλη μπορεί να εξαφανίζεται πολύ γρηγορότερα στον Γαλαξία μας, σε σχέση
με μικρότερους ή μεγαλύτερους γαλαξίες, ή σε σχέση με το παρελθόν όταν το
σύμπαν βρισκόταν σε βρεφική ηλικία.
Οι
Anirban Das και Basudeb Dasgupta εξέτασαν αυτή τη δυνατότητα επειδή οι
ανιχνευτές PAMELA,
AMS02 και το τηλεσκόπιο
ακτίνων γάμα Fermi,
κατέγραψαν σήματα προερχόμενα μέσα από τον Γαλαξία μας, που θα μπορούσαν να
αποδοθούν στην εξαύλωση της σκοτεινής ύλης. Όμως παρόμοια σήματα δεν
παρατηρήθηκαν από εξωγαλαξιακές πηγές. Αν μετά από επιπλέον ελέγχους τα σήματα
αυτά, που υποτίθεται πως οφείλονται στην διάσπαση σωματιδίων σκοτεινής ύλης,
εξακολουθούν να προέρχονται μόνο από τον Γαλαξία μας και όχι απ’ οπουδήποτε
αλλού, τότε η θεωρία των Das
και Dasgupta θα μπορούσε να
εξηγήσει γιατί ο Γαλαξίας μας φαίνεται να έχει αυτήν την ιδιαιτερότητα.
Μόνο
το 5% της ύλης-ενέργειας του σύμπαντός μας αποτελείται από την συνηθισμένη
γνωστή ύλη – την ύλη από την οποία είμαστε φτιαγμένοι και αντιλαμβανόμαστε γύρω
μας. Το 68% του σύμπαντος συνίσταται από την σκοτεινή ενέργεια και το υπόλοιπο
27% από την σκοτεινή ύλη.
Γνωρίζουμε
ελάχιστα για την σκοτεινή ύλη (όπως επίσης και για την σκοτεινή ενέργεια). Το
μόνο σίγουρο είναι πως διαθέτει μάζα και γι αυτό την αποκαλούμε ύλη. Έτσι οι
φυσικοί αναγκάζονται διατυπώνουν ακραίες υποθέσεις. Σε πολλές δημοφιλείς
θεωρίες τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης εξαϋλώνονται με τον ίδιο ρυθμό και στα
μικρά και στα μεγάλα αστρονομικά αντικείμενα που την περιέχουν, αλλά και σε
όλες τις χρονικές περιόδους κατά την εξέλιξη του του σύμπαντος.
The annihilation
rates have a signature non-monotonic velocity dependence over and above the
resonances, e.g., for DM mass larger than 4 TeV the galactic annihilation rate
(solid line) exceeds that in clusters (dashed line) and dwarf galaxies (dot-
dashed line). Credit: Anirban Das, Basudeb Dasgupta
Σύμφωνα
με την νέα μελέτη [Selection Rule
for Enhanced Dark Matter Annihilation] που δημοσιεύθηκε στο
περιοδικό Physical Review Letters πριν από μερικές μέρες, αυτή η
ιδιότυπη συμπεριφορά του ρυθμού εξαύλωσης να μην παντού ο ίδιος, προέρχεται από
τις συμμετρίες των σωματιδίων που εξαϋλώνονται. Επιπλέον, η ανάλυση αυτή
προβλέπει πως η σκοτεινή ύλη συνίσταται πάνω από ένα είδος σωματιδίου και ότι
αλληλεπιδρά διαμέσου ενός σωματιδίου μικρής μάζας – που δεν ανακαλύφθηκε ακόμα.
Η απουσία σημάτων εξαύλωσης σκοτεινής ύλης έξω από τον Γαλαξία μας θα μπορούσε
να είναι μια κρίσιμη ένδειξη γι αυτήν την πλουσιότερη σε σωματίδια θεωρία
σκοτεινής ύλης, η οποία θα κριθεί οριστικά από τις μελλοντικές αστρονομικές
παρατηρήσεις.
