Од моментот кога нејзиното постоење беше предложено па до денес, темната материја во голема мера остана мистерија. Досега, научниците беа во можност индиректно да ја набљудуваат темната материја само преку ефектите што таа ги има врз видливата материја, како на пример нејзината способност да генерира доволно гравитациона сила за да ги држи галаксиите заедно.

Темната материја не може да се набљудува директно затоа што честичките од коишто таа се состои не комуницираат со електромагнетната сила. Просто кажано темната материја не апсорбира, не рефлектира ниту пак емитува светлина.

Зависност на енергијата на фотонот од интензитетот на гама-зраците во хало емисијата (податочни точки). Црвените и сините линии го претставуваат очекуваниот спектар на емисија од гама-зраци при поништување на WIMP честичките, првично создавајќи пар долни кваркови (b) или пар W бозони, и тие добро се совпаѓаат со податоците. Долните кваркови и W бозоните се познати елементарни честички вклучени во стандардниот модел на физика на честички. Автор: Томонори Тотани, Универзитет во Токио

Постои мноштво теории, но добар дел од истражувачите претпоставуваат дека темната материја се состои од т.н.  масивни честички со слаба интеракција (weakly interacting massive particles – WIMP), кои се потешки од протоните, но имаат мошне мала интеракција со друга материја. И покрај овој недостаток од интеракција, се предвидува дека при судир на две WIMP честички, честичките меѓусебно се поништуваат при што се ослободуваат други честички, вклучувајќи и фотони од гама-зраци.

Во потрага по овие специфични гама-зраци, истражувачите со децении ги набљудуваа региони каде што се претпоставува дека е концентрирана темната материја, како центарот на Млечниот Пат.

Користејќи ги најновите податоци од вселенскиот телескоп Ферми, професорот Томонори Тотани од Одделот за астрономија при Универзитетот на Токио смета дека конечно ги детектирал специфичните гама-зраци коишто според теоријата се предвидува дека настануваат при поништување на честички од темната материја. Студијата на Тотани е објавена во списанието Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.

Мапа на интензитетот на гама-зраци без други компоненти освен халото, која се протега приближно 100 степени во правец на галактичкиот центар. Хоризонталната сива лента во централниот регион одговара на површината на галактичката рамнина, која беше исклучена од анализата за да се избегне силно астрофизичко зрачење. Автор: Томонори Тотани, Универзитет на Токио

„Детектиравме гама зраци со фотонска енергија од 20 гигаелектронволти (односно 20 милијарди електронволти, екстремно голема количина на енергија) што се протегаат во структура налик на хало кон центарот на галаксијата Млечен Пат. Компонентата на емисија од гама зраци тесно се совпаѓа со формата што се очекува од хало од темна материја“, вели Тотани.

Набљудуваниот енергетски спектар, или опсегот на интензитети на емисијата од гама зраци, се совпаѓа со предвидената емисија што настанува при поништување на хипотетичките WIMP, со маса приближно 500 пати поголема од онаа на протонот. Фреквенцијата на анихилацијата на WIMP проценета преку измерениот интензитет на гама зраци, исто така, се совпаѓа со опсегот на теоретски предвидувања.

Важно е што добиените мерења на гама-зраците не можат лесно да се објаснат преку други почести астрономски феномени или емисии на гама зраци. Затоа, Тотани ги смета овие податоци како силна индикација за емисија на гама зраци којашто потекнува од темна материја, нешто по кое се трага со години наназад.

„Доколку ова е точно, според моите сознанија, тоа би бил прв пат човештвото да ја ‘види’ темната материја. И се покажува дека темната материја е нова честичка којашто не е вклучена во сегашниот стандарден модел на физика на честички. Ова претставува голем настан во астрономијата и физиката“, вели Тотани.

Иако Тотани е уверен дека неговите мерења на гама-зраци детектираат честички на темна материја, неговите резултати мора да бидат потврдени преку независна анализа од други истражувачи. Дури и со оваа потврда, научниците ќе сакаат дополнителен доказ дека зрачењето слично на хало е навистина резултат од процес на анихилација во темната материја, а не дека потекнува од некои други астрономски феномени.

Дополнителен доказ за судири на WIMP на други локации што содржат висока концентрација на темна материја би дал поткрепа на овие првични резултати. Детектирањето на истите енергетски емисии од гама-зраци од џуџести галаксии во рамките на халото на Млечниот Пат, на пример, би ја поддржало анализата на Тотани.

„Ова може да се постигне откако ќе се соберат повеќе податоци, и ако е така, тоа би обезбедило уште посилни докази дека гама-зраците потекнуваат од темна материја“, вели Тотани.

Универзитет на Токио