Iako čini više od četvrtine svemira, tamna tvar decenijama je ostajala tvrdoglavo skrivena od teleskopa naučnika. No istraživači sa Univerziteta Johns Hopkins i Leibniz Instituta za astrofiziku sada vjeruju da su pronašli dokaz koji su dugo tražili.
Tamna tvar je neuhvatljiva jer ne emituje vlastitu energiju, ali kada se njene čestice sudare, proizvode nalet gama-zračenja. Te eksplozije kratkovalnog energetskog zračenja mogle bi biti ključ za otkrivanje najskrivenijih dijelova svemira.
Prvi konkretan trag
Zbog toga istraživači smatraju da tajanstveni sjaj gama-zraka koji dolazi iz naše galaksije može otkriti gdje se tamna tvar zapravo skriva. Ako su u pravu, to bi mogao biti prvi konkretan dokaz da tamna tvar zaista postoji.
“Tamna tvar dominira svemirom i drži galaksije na okupu. To je izuzetno značajno i neprestano razmišljamo o načinima kako bismo je mogli otkriti. Gama-zrake, posebno višak svjetla koji promatramo u središtu naše galaksije, mogli bi biti naš prvi trag”, kaže koautor studije Joseph Silk, prenosi Daily Mail.
Tamna tvar je nevidljiva vrsta čestica koja čini veliki dio dodatne mase koja “nedostaje” u većini galaksija. Iako naučnici mogu vidjeti gravitacijske učinke koje ta skrivena masa stvara, tamna tvar sama ne emituje energiju koju bi naši teleskopi mogli detektovati. Upravo zato njeno otkrivanje predstavlja jedan od najvećih izazova moderne fizike.
Tajanstveni sjaj iz središta Mliječne staze
Od 2008. godine NASA-in satelit Fermi polako sastavlja sliku Mliječne staze pomoću gama-zraka. Kada su naučnici proučavali tu sliku, primijetili su nešto izuzetno neobično, centar galaksije činilo se ispunjeno difuznim sjajem gama-zračenja koji nije dolazio iz nekog određenog izvora.
Kako bi to objasnili, naučnici su predložili dva moguća objašnjenja:
sjaj bi mogli stvarati rotirajući ostaci umirućih zvijezda, ili
nastaje usljed sudara čestica tamne tvari.
U studiji objavljenoj u časopisu Physical Review Letters, istraživači su koristili superračunare kako bi stvorili kartu koja pokazuje gdje bi se tamna tvar trebala nalaziti u galaksiji. U obzir su uzeli formiranje Mliječne staze i kretanje mase kroz galaktički sistem.
“Naša galaksija nastala je iz ogromnih oblaka tamne tvari. Obična tvar se potom ohladila i slegla u središnje regije, povlačeći sa sobom i dio tamne tvari”, objašnjava profesor Silk.
Tokom milijardi godina, tamna tvar iz drugih sustava gravitacijski se privlačila prema galaktičkoj jezgri, povećavajući broj sudara i pojačavajući emisiju gama-zraka. Kada su istraživači usporedili simulacije s pravim slikama koje je snimio Fermi, otkrili su da se njihova predviđanja podudaraju.
“Jedan od glavnih izazova bio je taj što se ranije predviđena distribucija tamne tvari nije slagala s opaženim viškom gama-zraka. U novoj studiji otkrili smo da je ta neusklađenost nastala jer su naučnici pretpostavljali da je tamna tvar savršeno sferična – a naše simulacije pokazuju da je zapravo spljoštena”, rekao je dr. Moorits Muru iz Leibniz Instituta za astrofiziku.
Korak bliže razotkrivanju tajne svemira
Iako ovo još uvijek nije nepobitan dokaz postojanja tamne tvari, otvara se privlačna mogućnost da sjaj gama-zraka zaista potječe od tamne tvari, što bi bilo revolucionarno otkriće za astronomiju i fiziku čestica.
Još uvijek postoji mogućnost da sjaj uzrokuju rotirajuće neutronske zvijezde, no nova istraživanja ipak naginju u korist tamne tvari.
“Naša otkrića smanjuju vjerojatnost da je zračenje proizvedeno od milisekundnih pulsara. Ovo nije konačan dokaz, ali jeste korak bliže razumijevanju tamne tvari i razotkrivanju najveće tajne svemira”,
kaže dr. Moorits Muru.
Profesor Silk dodaje da se nada kako će novi Cerenkov Telescope Array u Čileu uskoro moći razjasniti ovu dilemu. Taj teleskop, koji će biti najmoćniji gama-teleskop na svijetu, trebao bi imati dovoljnu osjetljivost da razlikuje gama-zrake nastale od tamne tvari i one koje stvaraju rotirajuće neutronske zvijezde.
Ako uspije detektovati isti signal kao Fermi u središtu galaksije, to bi moglo biti konačno potvrđivanje postojanja tamne tvari.