Da li se u obilju gama zraka u centru galaksije krije masa koja nedostaje

Godinama naučnici bez uspeha tragaju za dokazom o postojanju tamne materije, koja iznosi više 80 % od ukupne mase kosmosa. Najnoviji rezultati proučavanja izvora gama zračenja kao da ulivaju više nade da su na tragu, slažu se naučnici.

Fizičari Dan Hooper sa Fermi laboratorije (Fermi National Accelelator Laboratory in Batavia , Ill.) i Čikaškog univerziteta, i Lisa Goodenough sa Njujorškog univeziteta svoja otkrića, objavljena na arXiv.org 15. oktobra, zasnivaju na za sada neobjašnjenom višku snažnog emitovanja gama zraka iz središta galaksije Mlečni put. Snimanje gama zraka vršeno je dve godine instrumentima sa Nasinog Fermi teleskopa (Fermi Gamma-ray Space Telescope), lansiranog 2008.

Za očekivati je da se tamna materija, kao i obična atomska materija, nalazi skoncentrisana u cetru galaksije i teoretičari smatraju da je prenatrpano središte galaksije Mlečni put mesto sa najviše izgleda za pozitivan ishod u ovoj potrazi. Međutim, to je i najkomplikovanije mesto za jednu ovakvu potragu, budući da u centru galaksije naprosto vrvi od raznih oblika nedovoljno poznatih izvora gama zračenja, primećuje Steve Ritz sa Kalifornijskog univerziteta, Santa Kruz.

Hooper i Goodenaugh analizirali su podatke dobijene sa Fermi teleskopa i pronašli da se visokoenergetska emisija gama zraka oštro povećava unutar 570 svetlosnih godina galaksije, i da energetski vrhovi dosežu između 2 i 4 milijarde elektron volti, što je približno milijardu puta veća energetska vrednost od one u vidljivom spektru. Hooper tvrdi da se mesto i energija gama zraka ne mogu objasniti uobičajenim izvorima za kojima odmah posegnemo, kao što su izuzetna gustina, brzina okretanja zvezda koje nazivamo pulsari.

"U izveštaju smo raspravljali o izvesnom broju astrofizičkih mogućnosti koje bi mogle biti u vezi sa izvorom signala, uključujući tu populaciju pulsara, interakcije kosmičkih zraka i emisije iz supermasivne crne rupe naše galaksije", navodi Hooper. "Ali na kraju, ni jedna kombinacija nije se poklapala sa signalom koji pratimo", dodaje. "Onda nam je svega bilo dosta i odlučili smo  da ispitamo jedino što nam je još preostalo – da vidimo kako se tamna materija uklapa. I lepo se sve poklopilo, bez ikakvih višaka".

Astronomi tragaju za nekim oblikom tamne ili materije koja nedostaje, da bi objasnili zašto se galaksije ili galaktička jata drže na okupu, i kako se kosmos razvijao nakon Velikog praska do stanja u kojem je danas. Gravitacioni lepak koji čini uobičajena materija nije ni približno toliko jak da drži sve na okupu, ili da objasni kako je nastala kompleksna struktura kosmosa. Gustina tamne materije na osnovu koje Hooper i Goodenaugh izvode zaključak najbliža je vrednosti koja po proceni odgovara materiji koja nedostaje, složni su u timu.

U izveštaju od prošle godine, takođe online arXiv.org, baziranom na podacima prikupljenim za samo godinu dana posmatranja Fermi teleskopom, Hooper, Goodenaugh i tim su bili daleko oprezniji. Ali sada, sa još jednom godinom prikupljenih podataka, Hooper je "je gotovo ubeđen da je to što su posmatrali u eksperimentu signal koji ima veze sa tamnom materijom".

Osim toga, masa čestica tamne materije koju Hooper i Goodenaugh dobijaju na osnovu svojih analiza, podudara se sa rezultatima eksperimenata u potrazi za tamnom materijom - COGENT, eksperimenti se vrše u Soudan rudniku na severu Minesote, i DAMA, u podzemnoj Grand Sasso National Laboratory u blizini Rima (SN:8/28/10, p.22).

Hooper kaže da je naročito uzbuđen zbog očigledne podudarnosti sa COGENT i DAMA eksperimentima, rezultatima koja je odvojeno proučavao nekoliko meseci. "Da ste me samo videli, mislim, moje zaprepaštenje kada su se na računaru pojavili rezultati. Ma nema šanse, niko mi neće verovati, prolazilo mi je kroz glavu...Ali, ili sam na nešto nabasao ili je ovo neverovatna koincidencija. Mislim da sam na nešto nabasao".

Fizičar Neal Weiner sa Njujorškog univerziteta smatra da "samo zato što je centar galaksije nezgodan za proučavanja da bismo bili sigurni u nešto, ne znači da bi signal kao što je ovaj trebalo tek tako da odbacimo. Vidljiva je dramatična promena, tačka prekida u spektru i nagli ispad u funkciji radijusa. Nije mi poznata populacija astrofizičkih objekata takve distribucije".

Svejedno, Weiner dodaje oprezno, "moramo biti oprezni pre nego krenemo sa ozbiljnim tvrdnjama" da signal dolazi od tamne materije.

Možda se na podacima sa Fermi teleskopa za gama-zrake očitavaju znaci razaranja čestica tamne materije u središtu galaksije Mlečni put

Ritz navodi da se on i njegovi saradnici u Fermi laboratiriji, Hooper i Goodenaug nisu u ovom timu, još uvek trude da dobiju što bolju procenu neizvesnog u distribuciji i identitetu izvora gama zraka pre nego se upuste u raspravu o tamnoj materiji.

"Ako želite da objavite novu fiziku, teret koji nose dokazi koje morate da podnesete je veoma velik; treba da ostavite po strani sve standardne astrofizičke interpretacije", kaže Ritz.

Zadatak dodatno komplikuje to što se gama zraci koje Fermi detektuje "proizvode ne samo u centru galaksije, već i duž cele linije posmatranja između nas i galaktičkog centra, i izvan njega", kaže Fermi istraživač Simona Murgia sa SLAC National Laboratory u Menlo Park, Calif.

Prevela T. Petrović

(ScienceNews, web edition, 29. oktobar, 2010.)

 

---

---