Tomonori Totani z Uniwersytetu Tokijskiego przeanalizował dane z Large Area Telescope (LAT), znajdującego się na pokładzie Teleskopu Fermiego. Dane te obejmują okres 15 lat obserwacji i dotyczą obszaru halo Drogi Mlecznej. Badacz poszukiwał promieniowania gamma od anihilacji cząstek ciemnej materii.

W ramach swojej pracy wymodelował mapy rozkładu promieniowania gamma. Odnalazł statystycznie istotną nadwyżkę dla energii około 20 GeV (gigaelektronowoltów), podczas gdy dla energii poniżej 2 GeV i powyżej 200 GeV strumień jest bliski zeru. Okazało się, że do mapy pasuje fragment sferycznie symetrycznego halo.

- Wykryliśmy promieniowanie gamma o energii fotonów 20 gigaelektronowoltów, rozciągnięte w strukturze podobnej do halo, w kierunku centrum Drogi Mlecznej, a komponent emisji gamma dobrze pasuje do spodziewanego kształtu halo ciemnej materii – wskazuje Tomonori Totani.

Obserwowane widmo energii pasuje do emisji przewidywanych dla anihilacji hipotetycznych ciężkich cząstek WIMP o masach około 500 razy większych od masy protonu. Również częstotliwość anihilacji cząstek WIMP pasuje do przedziału przewidywanego teoretycznie.

Autor wskazuje, że dokonanych pomiarów promieniowania gamma nie można łatwo wytłumaczyć przez inne zjawiska astronomiczne związane z emisją promieniowania gamma. Uważa, iż wynik jest silną sugestią, że obserwujemy emisją gamma od ciemnej materii.

Aby móc mówić o przełomie, uzyskany wynik musi być teraz niezależnie sprawdzony przez innych naukowców. Trzeba też uzyskać obserwacje efektów zderzeń potencjalnych cząstek WIMP z innych miejsc, w których występuje duża koncentracja ciemnej materii, przykładowo z halo galaktyk karłowatych zgrupowanych wokół Drogi Mlecznej.

Ciemna materia to hipotetyczny składnik Wszechświata. W bilansie masy-energii Wszechświata jest go około pięć razy więcej niż zwykłej materii, którą znamy na co dzień. Ciemna materia nie oddziałuje z promieniowaniem elektromagnetycznym, a o jej istnieniu wnioskujemy na podstawie jej oddziaływań grawitacyjnych ze zwykłą materią.

Hipoteza istnienia ciemnej materii powstała w celu wyjaśnienia rotacji galaktyk, która nie pasowała do naszej wiedzy o masie galaktyk. W galaktyce musi być więcej masy niż szacujemy z obserwacji, aby obracały się tak, jak to obserwujemy. Sytuacja dotyczy również ruchów galaktyk w gromadach galaktyk.

Istnieją różne pomysły czym mogłaby być ciemna materia. Może składać się z jakiegoś rodzaju cząstek, na przykład hipotetycznych aksjonów, albo słabo oddziałujących masywnych cząstek (cząstek WIMP). Ciemnej materii nie należy mylić z ciemną energią, która jest jeszcze inną zagadką Wszechświata.

Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie naukowym „Journal of Cosmology and Astroparticle Physics”. (PAP)

cza/ agt/