Ένα ασυνήθιστο γάμμα σήμα μπορεί να αποτελεί μέχρι σήμερα την πιο άμεση ένδειξη για τη σκοτεινή ύλη. Ωστόσο, το σήμα μπορεί επίσης να οφείλεται σε κάποια ανωμαλία του τηλεσκοπίου ή να παράγεται από κάτι ακόμη πιο παράξενο από τη σκοτεινή ύλη.
Η σκοτεινή ύλη αποτελεί τη «ραχοκοκαλιά» μεγάλου μέρους του σύμπαντος, επηρεάζοντας, για παράδειγμα, τον τρόπο με τον οποίο συγκεντρώνονται οι γαλαξίες. Παράλληλα, υπερτερεί κατά πολύ σε ποσότητα έναντι όλης της ορατής ύλης, όμως εδώ και δεκαετίες οι ερευνητές προσπαθούν να καταλάβουν τι ακριβώς είναι.
Ένα μέρος του προβλήματος είναι ότι προς το παρόν δεν μπορούν να τη δουν άμεσα. Αντί γι’ αυτό, καταγράφουν μόνο την επίδρασή της στο περιβάλλον της. Μια πιο άμεση προσέγγιση θα ήταν να εντοπιστούν τα σωματίδια που παράγονται όταν η σκοτεινή ύλη συγκρούεται και αλληλοεξοντώνεται, όπως προτείνουν ορισμένες θεωρίες ότι θα έπρεπε να συμβαίνει. Τώρα, ο Yun-Feng Liang από το Guangxi University στην Κίνα και οι συνεργάτες του εντόπισαν ένα γάμμα σήμα που μπορεί να είναι αποτέλεσμα αυτής της διαδικασίας.
Οι ερευνητές βρήκαν το σήμα έπειτα από ανάλυση δεδομένων 15,5 ετών από το Fermi Gamma-ray Space Telescope (FGST), εστιάζοντας ειδικά στα σμήνη γαλαξιών Virgo, Fornax και Ophiuchus. Τα συγκεκριμένα σμήνη επιλέχθηκαν επειδή είναι γνωστό ότι περιέχουν μεγάλους φωτοστέφανους σκοτεινής ύλης, λέει ο Liang. Το γάμμα σήμα που εντόπισε η ομάδα είχε μορφή αιχμής ή γραμμής, ανάλογη με μια λάμψη φωτός μόνο ενός χρώματος, κάτι που, σύμφωνα με ορισμένες θεωρίες, είναι το αποτέλεσμα της αλληλοεξόντωσης της σκοτεινής ύλης.
«Η ανακάλυψη μιας καθαρής γάμμα γραμμής θα αποτελούσε το απόλυτο “smoking gun” αποδεικτικό στοιχείο για την ύπαρξη σωματιδίων σκοτεινής ύλης και θα αποκάλυπτε τις ιδιότητές τους στη σωματιδιακή φυσική», λέει το μέλος της ομάδας Yi-Zhong Fan από την Chinese Academy of Sciences. Με βάση τη στατιστική ανάλυση των δεδομένων, οι ερευνητές εκτίμησαν ότι η πιθανότητα το σήμα να είναι τυχαίος κοσμικός θόρυβος ή ένα καθαρά συμπτωματικό μοτίβο είναι μικρότερη από 1 στις 10.000.
Παρόλα αυτά, μένουν αρκετά ερωτήματα πριν η ομάδα μπορέσει να μιλήσει για οριστική ανακάλυψη. Η ανίχνευση ενδείξεων σκοτεινής ύλης σε γάμμα ακτίνες ήταν ιστορικά δύσκολη, επειδή τα σήματα τείνουν να είναι αδύναμα και μπορεί να συγχέονται με σφάλματα του τηλεσκοπίου. Ένα πολλά υποσχόμενο γάμμα σήμα από το 2012, για παράδειγμα, αποδείχθηκε ακριβώς αυτό. Ο Zhao-Qiang Shen, επίσης από την Chinese Academy of Sciences και μέλος της νέας μελέτης, λέει ότι η ομάδα έκανε πολλούς ελέγχους για να επιβεβαιώσει την αξιοπιστία του σήματος, όμως παραμένει κάποιο περιθώριο για σφάλμα του οργάνου.
Επιπλέον, ενώ το νέο σήμα είναι καθαρό όταν εξετάζονται τα τρία σμήνη γαλαξιών, φαίνεται να εξαφανίζεται πιο κοντά στο κέντρο του γαλαξία μας, όπου η σκοτεινή ύλη είναι πυκνή και, θεωρητικά, θα έπρεπε επίσης να αλληλοεξοντώνεται και να παράγει γάμμα ακτίνες.
«Το γεγονός ότι το σήμα εμφανίζεται σε μακρινά σμήνη αλλά παραμένει σιωπηλό στη δική μας κοσμική γειτονιά είναι βαθιά παράδοξο», λέει ο Liang. «Αν προέρχεται πράγματι από τη σκοτεινή ύλη, αυτό σημαίνει ότι τα σωματίδια πρέπει να αλληλεπιδρούν με πολύ πιο σύνθετο τρόπο απ’ ό,τι προβλέπουν οι συμβατικές θεωρίες». Εναλλακτικά, το σήμα μπορεί να προέρχεται από κάποιο ακόμη πιο σπάνιο ή νέο φαινόμενο, όπως υπερταχείς ρεύματα σωματιδίων από εξωτικά, μαγνητισμένα αστέρια νετρονίων.
«Βρίσκω το αποτέλεσμα ενδιαφέρον, αλλά θα ήμουν πολύ επιφυλακτικός στο να το ερμηνεύσω ως ένδειξη για σκοτεινή ύλη», λέει ο Juri Smirnov από το Liverpool University στο Ηνωμένο Βασίλειο. Όπως λέει, το γεγονός ότι η ομάδα εξέτασε μόνο ένα σμήνος γαλαξιών αντί και των τριών μαζί αυξάνει τις πιθανότητες το σήμα να είναι προϊόν θορύβου ή τυχαίου μοτίβου. Τον ανησυχεί επίσης πόσο αντισυμβατική θα έπρεπε να είναι μια διεργασία σκοτεινής ύλης για να παράγει αυτή την αιχμή γάμμα τόσο μακριά από εμάς αλλά όχι κοντά στο κέντρο του γαλαξία μας. «Αυτό θέτει τη συμβατική ερμηνεία της σκοτεινής ύλης υπό σημαντική πίεση», λέει.
Η ομάδα ελπίζει ότι μελλοντικές αποστολές τηλεσκοπίων θα ρίξουν περισσότερο φως στην υπόθεση, όπως το Very Large Area Gamma-ray Space Telescope, το οποίο προτάθηκε πριν από μερικά χρόνια και θα μπορούσε να συλλέξει περισσότερες γάμμα ακτίνες με καλύτερη ανάλυση. Μέχρι το 2040, το FGST θα έχει επίσης διπλασιάσει το σύνολο των δεδομένων του, κάτι που θα μπορούσε να βοηθήσει περαιτέρω στην κατανόηση της ασυνήθιστης γάμμα αιχμής, λέει ο Fan.
«Αν μελλοντικά τηλεσκόπια επιβεβαιώσουν ότι αυτό το σήμα είναι πραγματικό, θα αποτελέσει ιστορική ανακάλυψη. Θα αποκαλύψει αμέσως τη μάζα του άπιαστου σωματιδίου της σκοτεινής ύλης και θα δώσει στους φυσικούς έναν συγκεκριμένο στόχο για να χτίσουν τη νέα γενιά θεμελιωδών θεωριών σωματιδίων», λέει ο Shen. «Ταυτόχρονα, θα μας υποχρεώσει να ξαναγράψουμε πλήρως τα καθιερωμένα μοντέλα μας για τη σκοτεινή ύλη».
Physical Review Letters DOI: 10.1103/lq5r-sjp7
Το παρόν κείμενο δημιουργήθηκε με τη χρήση τεχνητής νοημοσύνης.
