Tak zwana ciemna materia to zagadkowy składnik Wszechświata. Wydaje się, iż jest go dużo więcej niż zwykłej materii, według najpopularniejszego modelu nawet aż pięć razy więcej. Ciemna materia to hipotetyczna materia, która nie oddziałuje z promieniowaniem elektromagnetycznym, nie świeci, ani go nie odbija. Widzimy jedynie pośrednio efekty grawitacyjne, jakie wywołuje na zwykłą materię.

Idea istnienia ciemnej materii powstała jako wyjaśnienie obserwowanego sposobu, w jaki rotują galaktyki. Masa, którą obserwujemy, albo o której istnieniu wiemy, jest niewystarczająca, aby poprawnie wyjaśnić sposób, w jaki galaktyki się obracają. Konieczne jest istnienie jakiejś niewidocznej masy. Podobnie sytuacja ma się z ruchami galaktyk w gromadach galaktyk.

Nikt nie wie obecnie, czym jest ciemna materia, są różne hipotezy na jej temat, na przykład iż składa się z jakichś cząstek, takich jak hipotetyczne aksjony czy słabo oddziałujących masywnych cząstek (ang. WIMP). Przy czym ciemnej materii nie należy mylić z ciemną energią, która jest czymś innym i stanowi jeszcze większa część w bilansie masy-energii Wszechświata.

W artykule w „Physical Journal Letters”, którego pierwszym autorem jest Moorits Muru z Astrofizycznego Instytutu Leibnitza (AIP) w Poczdamie w Niemczech oraz z Obserwatorium w Tartu w Estonii, zaprezentowano rozważania sugerujące, iż zderzenia cząstek ciemnej materii mogą odpowiadać za rozmytą poświatę promieniowania gamma z okolic centrum Drogi Mlecznej.

Naukowcy przeprowadzili symulacje na superkomputerach, aby utworzyć mapy, jak w Drodze Mlecznej powinna być rozmieszczona ciemna materia. Po raz pierwszy w tego rodzaju analizach pod uwagę wzięto historię formowania się galaktyki.

Obecnie Droga Mleczna to względnie zamknięty system, bez dużych ilości materii docierających do niego lub go opuszczających. Ale podczas pierwszych miliardów lat ewolucji wiele mniejszych obiektów podobnych do galaktyk, zawierających m.in. ciemną materię, zostało przez nią wchłoniętych. Gdy cząstki ciemnej materii docierały do centrum galaktyki i się grupowały, zwiększyła się liczba zderzeń pomiędzy nimi. Efektem tych zderzeń może być emisja promieniowania gamma.

Po uwzględnieniu tego okazało się, że symulowane mapy pasują do rzeczywistych map promieniowania gamma uzyskanych przy pomocy kosmicznego teleskopu Fermiego. Rodzi to sugestię, iż nadwyżka promieniowania gamma w centrum Drogi Mlecznej może pochodzić od zderzeń cząstek ciemnej materii.

Jednak możliwe jest też inne wytłumaczenie, na bazie jedynie zwykłej materii. Podobny efekt może dać promieniowanie od pulsarów milisekundowych, niezwykle szybko obracających się gwiazd neutronowych. Jednak wymagałoby to istnienia znacznie więcej pulsarów milisekundowych, niż znamy obecnie.

Być może odpowiedź, która z tych hipotez jest poprawna, dadzą nowe teleskopy do obserwacji promieniowania gamma, na przykład naziemna sieć Cherenkove Telescope Array (CTA), która powstaje z udziałem m.in. dziesięciu polskich instytutów naukowych.

Zanim jednak CTA zacznie obserwacje, autorzy publikacji planują przewidzieć na podstawie analiz, gdzie powinna znajdować się ciemna materia w kilku galaktykach karłowatych krążących wokół Drogi Mlecznej. Potem będzie można taką przewidywaną mapę porównać z wynikami rzeczywistych obserwacji.(PAP)

cza/ agt/