ირმის ნახტომის ცენტრი უცნაურად ანათებს.
მართალია, იქ საკმაოდ ბევრი ვარსკვლავი და 4 მილიონი მზის მასის მქონე სუპერმასიური შავი ხვრელია მოთავსებული, მაგრამ თუ ყველა მათგანის სინათლეს გამოვაკლებთ, ამ რეგიონში მაინც რჩება იდუმალებით მოცული, ჭარბი გამა-გამოსხივება.
მას გალაქტიკის ცენტრის ჭარბ GeV-ს უწოდებენ (GCE) და ის მეცნიერებს 2009 წლიდან აგდებს საგონებელში, როცა ფიზიკოსებმა, ლაიზა გუდინაფმა და დენ ჰუპერმა აღმოაჩინეს. NASA-ს ფერმის ტელესკოპის მონაცემებში, მათ ჭარბი გამა რადიაცია — სამყაროს ერთ-ერთი ყველაზე ენერგიული სინათლე იპოვეს; ვერაფრით მოხერხდა მისი გამომწვევი მიზეზის პირდაპირი დაფიქსირება.
ამჯერად, იტალიის ბირთვული ფიზიკის ეროვნული ინსტიტუტის ფიზიკოს მატია დი მაუროს უკვე აქვს გარკვეული ახსნა. როგორც იგი აღნიშნავს, მის მიერ ჩატარებული ანალიზები GCE გამოსხივებას ასევე ბნელ მატერიას უკავშირებს; სწორედ ბნელი მატერია მიაჩნდათ ამ ჭარბი გამოსხივების მიზეზი თავდაპირველად გუდინაფსა და ჰუპერსაც.
არ ვიცით, რა არის ბნელი მატერია, ვიცით მხოლოდ ის, რომ ის კოსმოსის იდუმალი მასაა და ახდენს ისეთ გრავიტაციულ ეფექტებს, რომლებსაც ვერაფრით ხსნის ის მატერია, რომელსაც პირდაპირი გზით ვხედავთ — ვარსკვლავების ნორმალური მატერია, მტვერი, გაზი და გალაქტიკები.
მაგალითად, გალაქტიკები იმაზე სწრაფად ბრუნავენ, ვიდრე იმ შემთხვევაში იბრუნებდნენ, გრავიტაციულ გავლენას მხოლოდ მათში არსებული ნორმალური მატერია რომ ახდენდეს; მოსალოდნელზე გაცილებით უფრო ძლიერია გრავიტაციული ლინზირებაც, ანუ სივრცე-დროის გამრუდება მასიურ ობიექტთა გარშემო. რაც არ უნდა წარმოქმნიდეს ამ დამატებით გრავიტაციას, არის რაღაც ისეთი, რომლის დაფიქსირებაც ჩვენს შესაძლებლობებს აღემატება.
ბნელი მატერიის შესახებ მხოლოდ იმ გრავიტაციული ეფექტებით ვიცით, რომლებიც მას სხვა ობიექტებზე აქვს, ასეთი კი ძალიან ბევრია. მიუხედავად იმისა, რომ მის ერთ გრამსაც ვერ ვხედავთ, სამყაროს მასის დაახლოებით 80 პროცენტს ბნელი მატერია შეადგენს.
გუდინაფი და ჰუპერი ვარაუდობდნენ, რომ თუ ბნელი მატერიის გარკვეული ნაწილაკები, რომლებსაც WIMPS უწოდებენ (სუსტად ურთიერთქმედებადი მასიური ნაწილაკები) და მათი ანტინაწილაკები შეეჯახებიან, მათ ერთმანეთი უნდა მოსპონ და სხვა ნაწილაკთა წვიმის სახით აფეთქდნენ, მათ შორის გამა-გამოსხივების ფოტონების სახით. მათი განცხადებით, ასეთი ახსნა საოცრად კარგად ჯდება მონაცემებში. სხვა ფიზიკოსები ამ ვარაუდს ეჭვის თვალით უყურებდნენ და ზოგიერთები „არადამაჯერებელსაც“ უწოდებდნენ.
2018 წელს, მეცნიერთა სხვა ჯგუფმა ივარაუდა, რომ ამ ჭარბ გამოსხივებას შეიძლება გამოყოფდნენ ძალიან ძველი, მკვდარი ვარსკვლავები, სახელად პულსარები, რომლებსაც ჯერ ვერ ვხედავთ. ეს სცენარი სრულიად შესაძლებელია, რადგან გალაქტიკის ცენტრი გადაჭედილი, მტვრიანი და ძალიან ენერგიულია; შესაბამისად, ძალიან ადვილია იქ ვარსკვლავი ან რაიმე სხვა ობიექტი გამოგრჩეს.
ბოლოდროინდელმა კვლევებმა ასევე დაადგინა, რომ GCE გამოსხივება მშვიდად არ არის გადანაწილებული, როგორც ამას შეიძლება ბნელი მატერიის განადგურებისას ველოდეთ; აღმოჩნდა, რომ ამ გამოსხივებას მძიმე და გადაჭრელებული ხასიათი აქვს; შესაბამისად, ვარაუდები გამოსხივების წყაროს შესახებ, კიდევ უფრო გადაიხარა პულსარებისკენ.
ამის შემდეგ, საქმეში კიდევ ერთი ჯგუფი ჩაერთო და განაცხადა, რომ ასეთ არათანაბარ გამა-გამოსხივებას შეიძლება ბნელი მატერია იწვევდეს. შემდეგ მკვლევრებმა შექმნეს გალაქტიკის ცენტრში ბნელი მატერიის განადგურების ყოვლისმომცველი მოდელებიც, რისთვისაც გამოიყენეს სხვადასხვა მასები. მივიდნენ დასკვნამდე, რომ WIMP ნაწილაკებს დიდი ალბათობით არ უნდა შეეძლოთ GCE გამოსხივების გამოწვევა.
დავუბრუნდეთ დი მაუროს. კვლევის ფარგლებში, მან ფერმის ტელესკოპის მიერ გასული 11 წლის განმავლობაში შეგროვებული მონაცემები შეადარა თანამგზავრ Resurs-DK No.1-ისა და საერთაშორისო კოსმოსური სადგურის ალფა მაგნიტური სპექტრომეტრის მიერ ჩაწერილ სხვა ასტრონომიულ ანომალიებს.
უფრო კონკრეტულად, მისი კვლევა იყენებს ფერმის ტელესკოპის მიერ გასული წლის განმავლობაში შეგროვებულ მონაცემთა ყველაზე დიდ კრებულს და მინიმუმამდე დაჰყავს ფონური გამოსხივების მიერ წარმოქმნილი გაურკვევლობები. როგორც დი მაურო აღნიშნავს, ამის წყალობით მიიღო ინფორმაცია GCE გამოსხივების სივრცული გადანაწილების შესახებ, რითაც უკვე შეიძლება სხვადასხვა შესაძლო ახსნათა გამორიცხვა.
„მაგალითად, ჭარბ გამოსხივებას რომ კოსმოსურ გამოსხივებასა და ატომებს შორის ურთიერთქმედება იწვევდეს, კოსმოსურ ნაწილაკთა გავრცელების გამო, უნდა ვხედავდეთ მის ფართო სივრცულ გადანაწილებას დაბალ ენერგიებში და დაბალ დიფუზიას მაღალ ენერგიებში“, — განმარტავს დი მაურო.
მისივე განცხადებით, მეორე მხრივ მისი კვლევა წარმოაჩენს, როგორ არ იცვლება ჭარბი გამოსხივების სივრცული გადანაწილება ენერგიის ფუნქციის შესაბამისად.
აღნიშნავს იმასაც, რომ ასეთი რამ აქამდე არასოდეს შეუნიშნავთ და შეიძლება, ეს ბნელი მატერიით აიხსნას, რადგან ვფიქრობთ, რომ ბნელი მატერიის ნაწილაკებს ერთნაირი ენერგიები უნდა ჰქონდეთ.
„ანალიზები აშკარად აჩვენებს, რომ ჭარბი გამა-გამოსხივება კონცენტრირებულია გალაქტიკის ცენტრში, ზუსტად ის, რის პოვნასაც ირმის ნახტომის შუაგულში უნდა ველოდეთ, თუ ბნელი მატერია სინამდვილეში ახალი სახის ნაწილაკია“, — ამბობს დი მაურო.
რაც არ უნდა იყოს ეს ნაწილაკი, მაინც დიდი იდუმალებით არის მოცული. მეორე კვლევაში, რომელიც ჯერ რეცენზირებული არ არის, დი მაურო და მისი კოლეგა, სტოკჰოლმის უნივერსიტეტის მკვლევარი მარტინ ვოლფგანგი შეეცადნენ, ჭარბი-გამა გამოსხივება ახლომდებარე ჯუჯა სფერულ გალაქტიკებშიც ეპოვათ. ვერაფერს მიაგნეს, მაგრამ როგორც ამბობენ, ეს შეიძლება მიუთითებდეს ბნელი მატერიის ნაწილაკის მასის შეზღუდულობაზე. იქვე აღნიშნავენ, რომ ეს შეზღუდულობები თავსებადია GCE გამოსხივებასთან.
ნიშნავს თუ არა ეს იმას, რომ GCE გამოსხივებას ბნელი მატერია იწვევს? არა, მაგრამ ნიშნავს იმას, რომ არც იმის მტკიცება შეგვიძლია, თითქოს ბნელი მატერია მას არ იწვევს. ამ თემის ირგვლივ ახლა ყველაფერი ისე ჩაიხლართა, როგორც არასდროს და საბოლოოდ გასარკვევად, მეტი კვლევა და დაკვირვებაა საჭირო.
მატია დი მაუროს პირველი კვლევა Physical Review D-ში გამოქვეყნდა, მეორე კი ხელმისაწვდომია სერვერზე arXiv.
მომზადებულია infn.it-ისა და ScienceAlert-ის მიხედვით.
