უცნაური, ჯერ არნახული ნათება ჩვენი გალაქტიკის ჰალოში, შეიძლება ბნელი მატერიის ყველაზე ძლიერი მანიშნებელი იყოს ამ დროისათვის.
ფერმის გამა-გამოსხივების კოსმოსური ტელესკოპის მიერ 15 წლის განმავლობაში შეგროვებული მონაცემების ანალიზისას გამოჩნდა უჩვეულოდ მაღალენერგიული გამა სხივების ნათება, რომელიც შეუძლებელია, ადვილად მიაკუთვნო რომელიმე უკვე ცნობილ წყაროს.
ტოკიოს უნივერსიტეტის ასტრონომის, ტომონორი ტოტანის განცხადებით, ის შეიძლება იყოს რადიაცია, რომელიც მაშინ წარმოიქმნება, როცა ჰიპოთეტური ბნელი მატერიის ნაწილაკები ერთმანეთს ეჯახებიან და იშლებიან.
ასტრონომები ასეთ ნათებას პირველად არ ეძებენ. თუმცა, პირველი შემთხვევაა, როცა იპოვეს ისეთი, რომელიც ენერგიის ამ კონკრეტულ დონეს გალაქტიკის ჰალოში აღწევს — ირმის ნახტომს გარსშემორტყმულ გაზისა და რადიაციის ბუშტში.
„დავაფიქსირეთ გამა სხივები 20 გიგაელექტრონვოლტის ფოტონური ენერგიით; ისინი ჰალოსებრი სტრუქტურის სახით ვრცელდება ირმის ნახტომის გალაქტიკის ცენტრისკენ. გამა სხივების ემისიის კომპონენტი მჭიდროდ ემთხვევა ბნელი მატერიის ჰალოსგან მოსალოდნელ ფორმას“, — განმარტავს ტოტანი.
ბნელი მატერია სამყაროს ერთ-ერთი უდიდესი საიდუმლოა. გამოიხატება „ჭარბი“ გრავიტაციის სახით, რომელიც ვერ მიეწერება მატერიის იმ რაოდენობას, რასაც ჩვენ ვხედავთ.
მეცნიერებმა დაიანგარიშეს, რომ ნორმალური მატერია სამყაროში არსებული მატერიის მხოლოდ დაახლოებით 16 პროცენტს შეადგენს, დანარჩენი 84 პროცენტი კი არის ბნელი მატერია, რომლის იდენტობაც უცნობია.
ბნელი მატერიის ერთ-ერთი მთავარი კანდიდატია ნაწილაკთა ჰიპოთეტური კლასი, რომელსაც სუსტად ურთიერთქმედ მასიურ ნაწილაკებს (WIMP) უწოდებენ. ამჟამინდელი თეორიის თანახმად, როდესაც WIMP-ები და მათი ანტინაწილაკები ეჯახება, ერთმანეთს სპობენ და ამ პროცესში წარმოიქმნება სხვადასხვა ნაწილაკთა „წვიმა“, მათ შორის, გამა-სხივების ფოტონები, რომლებიც შეგვიძლია, რომ დავინახოთ.
ამას მივყავართ ახლახან დაფიქსირებულ ნათებასთან. თუკი შეგვიძლია დავაფიქსიროთ გამა-სხივების ნათება რაიმე აშკარად იდენტიფიცირებადი წყაროს გარეშე, შესაძლებელია, რომ ნათება წარმოქმნილი იყოს ბნელი მატერიის განადგურების შედეგად.
ამ ეფექტის საძებნელად მეცნიერებს კვლევები ჩატარებული აქვთ, მაგრამ შედეგები დაუზუსტებელი იყო.
ინტერესის ერთი განსაკუთრებული რეგიონია გალაქტიკური ცენტრი, სადაც მიჩნეულია, რომ ბნელი მატერიის სიმკვრივე განსაკუთრებით მაღალი უნდა იყოს და მისი სიგნალიც შესაბამისად ძლიერი. მართლაც, ჭარბი გამა-სხივების ნიშნები იქ დაფიქსირებულია.
მისგან განსხვავებით, გალაქტიკური ჰალო შედარებით შეუსწავლელი რეგიონია ბნელი მატერიის განადგურების სიგნალის ძებნაში. ნებისმიერი ასეთი სიგნალი გაცილებით სუსტი იქნებოდა, ვიდრე გალაქტიკის ცენტრიდან წამოსული, რაც მის დაფიქსირებას გაართულებდა.
თუმცა, ჰალოში ბევრი არ არის გამა-გამოსხივების წყაროები, როგორიცაა მილიწამური პულსარები, რომლებიც, მიჩნეულია, რომ გალაქტიკის ცენტრშია მიმოფანტული და ამის გამო, ნებისმიერი პოტენციური სიგნალი მკაფიოა.
სისუსტის ამ პრობლემის დასაძლევად, ტოტანის რამდენიმე გამოსავალი სჭირდებოდა. პირველი იყო ექსტრაორდინარული მონაცემთა ბაზა — ფერმის დიდი ტელესკოპის მიერ 15 წლის განმავლობაში წარმოებულ დაკვირვებათა მონაცემები.
ვინაიდან ჰალო ძლიერ ჩაბნელებულია, გამა-სხივები შედარებით ცოტა და იშვიათია. ჭარბი სიგნალის გამოვლენის სტატისტიკური ანალიზის შესასრულებლად საჭირო იქნებოდა მნიშვნელოვანი ოდენობის მათი ფოტონების. ამას გარდა, უფრო დიდმა მონაცემთა ბაზამ შეიძლება გაზარდოს სიგნალი-ხმაურის თანაფარდობა, რაც მონაცემებს უფრო საიმედოს ხდის.
ტოტანიმ ეს მონაცემები შეადარა გალაქტიკურ ჰალოში გამა-გამოსხივების ჩვენთვის ცნობილ წყაროებს, მაგალითად, ფერმის ბუშტებს და წერტილოვან წყაროებს. გამა-გამოსხივების ის ნაწილი, რაც ყველა ამ ცნობილი წყაროს გათვალისწინების შემდეგ დარჩა, მან რუკაზე დაიტანა.
შედეგად მიღებული რუკა აჩვენებს გამა-სხივების ემისიის დიდ, სფერულ, ჰალოს მსგავს რეგიონს, რომელიც პიკს 20 გიგაელექტრონვოლტზე აღწევს — ეს მაჩვენებელი WIMP ნაწილაკების განადგურების პროგნოზირებად დიაპაზონშია. გადაჭრით რაიმეს მტკიცებისგან შორსაა, მაგრამ საკმარისად დამაინტრიგებელია, რომ შემდეგი კვლევები ჩატარდეს.
„თუ მართლაც ასეა, პირველი შემთხვევა იქნება, როცა კაცობრიობამ ბნელი მატერია დაინახა; და როგორც ჩანს, ბნელი მატერია არის ახალი ნაწილაკი, რომელიც არ შედის ნაწილაკთა ფიზიკის ამჟამინდელ სტანდარტულ მოდელში. ეს ასტრონომიისა და ფიზიკაში მნიშვნელოვან მიღწევას ნიშნავს“, — ამბობს ტოტანი.
აღმოჩენის დასადასტურებლად ჯერ კიდევ ბევრი კვლევაა ჩასატარებელი, მათ შორის დამოუკიდებელი ანალიზები იმავე მონაცემებთან, რომლებიც შედეგებს გაიმეორებს; ასევე იმის კვლევა, წარმოქმნის თუ არა ამავე ნათებას სხვა რომელიმე ასტროფიზიკური პროცესი; ძებნა სხვა გარემოში, მაგალითად, ჯუჯა გალაქტიკების ჰალოებში.
რა თქმა უნდა, ეს ყველაფერი დროს წაიღებს.
ბნელი მატერიის შესახებ პირველად შვეიცარიელმა ასტრონომმა ფრიც ზვიკიმ ივარაუდა თითქმის საუკუნის წინ.
კვლევა Journal of Cosmology and Astroparticle Physics-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია eurekalert.org-ისა და ScienceAlert-ის მიხედვით.
