Gama lúče - najjasnejšie a najsilnejšie svetlo vo vesmíre - plávajú po oblohe neviditeľnej ľudským očiam. Tieto výnimočne energetické výbuchy žiarenia vytryskli z výbuchov supernovy, rozžiarili zrážajúce sa neutrónové hviezdy a vytryskli z najťažších čiernych dier.
Keď ich môžu astronómovia chytiť gama-dalekohľadmi, tieto neviditeľné ohňostroje smerujú k niektorým z najviac výbušných štruktúr vesmíru. Medzinárodný tím vedcov teraz dúfa, že tieto všemocné lúče môžu viesť aj k niečomu oveľa cudziemu a nepolapiteľnejšiemu - neviditeľnej látke známej ako temná hmota.
V novej štúdii prijatej na uverejnenie v časopise Physical Review Letters a podrobne v databáze predtlače arXiv vedci skúmali, čo nazývajú „nevyriešené pozadie gama žiarenia“ - to znamená všetky slabé a záhadné gama žiarenia. signály, ktoré zostanú po známych zdrojoch, ako sú čierne diery a supernovy, sa započítavajú. Keď tím porovnal mapu nevyriešených gama lúčov s mapou hustoty hmoty v tej istej časti vesmíru, zistil, že lúče sa presne zarovnali s gravitačne masívnymi oblasťami, kde sa predpovedalo, že temná hmota sa skryje.
Podľa spoluautória štúdie Daniela Gruena táto korelácia naznačuje, že temná hmota môže byť do značnej miery zodpovedná za slabé gama žiarenie vesmíru. Ak je to tak, mohlo by astronómom poskytnúť niekoľko životne dôležitých informácií o vlastnostiach záhadnej látky.
„Temná hmota by sa mohla rozpadnúť ako rádioaktívne jadro a produkovať gama lúče tak, ako to robí,“ povedal Gruen, astrofyzik z laboratória National Accelerator Laboratory of Energy na Stanfordskej univerzite v Kalifornii. „Alebo možno viac častíc temnej hmoty zráža a pri interakcii vytvára gama lúče.“
Vlny v tme
O temnej hmote sa predpokladá, že tvorí asi 85% hmoty vesmíru, hoci vedci stále nie sú pozitívni, čo alebo kde to je. Úplne neviditeľné pre moderné vedecké nástroje, veci neboli nikdy úspešne odhalené.
„Poznáme však niektoré vlastnosti temnej hmoty,“ povedal Gruen. „Vieme, že je to veľmi bežné a vieme, že má masu, ktorá gravitačne interaguje s inou hmotou.“
Inými slovami, hoci temná hmota je neviditeľná, prostredníctvom viditeľného pôsobenia gravitácie má viditeľný vplyv na vesmír. Jeden z týchto nárazov je známy ako gravitačné šošovky - v podstate je to, ako je svetlo zo vzdialených galaxií deformované gravitáciou masívnych predmetov, ktoré prechádza svojou cestou k Zemi.
Pri novej štúdii sa vedci pozreli na mapu gravitačných šošoviek v konkrétnom kúsku vesmíru, ktorú zostavil projekt s názvom Temný prieskum energie (DES). Fotoaparát, ktorý je súčasťou prieskumu, bol nasadený na obrovskom teleskopu v Čile a strávil rok snímaním obrazov s vysokým rozlíšením stoviek miliónov galaxií s vysokým rozlíšením, pričom sa zameriaval na to, kde je vzdialené svetlo najviac deformované vreckami intenzívnej gravitácie. Zatiaľ čo niektoré z najmasívnejších oblastí výslednej mapy zodpovedajú známym galaxiám, iné silné vrecká pravdepodobne ukazujú skrytý vplyv temnej hmoty pri práci, uviedol Gruen.
Na lepšie pochopenie toho, ako by tento vplyv mohol vyzerať, vedci porovnali túto mapu s mapou emisií gama žiarenia detekovaných v rovnakom regióne gama-dalekohľadom NASA Fermi za posledných deväť rokov. Pomocou matematického modelu tím odstránil všetky žiarenia, ktoré by mohli byť definitívne spojené s „svetskými“ zdrojmi, ako sú čierne diery a supernovy, na základe ich energetického výkonu, vzdialenosti a rôznych ďalších faktorov.
Teraz, keď zostali iba záhadné „nevyriešené“ zdroje gama žiarenia, tím porovnal obe mapy. Videli zreteľné prekrývanie oblastí s vysokým žiarením gama žiarenia a oblasťami s veľkým množstvom hmoty.
„Toto je prvá štúdia, v ktorej sme si boli istí, že tam, kde je veľa gama lúčov, je tu tiež veľa temnej hmoty,“ povedal Gruen.
Ak temná hmota skutočne vyžaruje gama lúče, mohlo by to vážne zúžiť, ako je detekovaná a z čoho je skutočne vyrobená. Stále je však možné, že slabé gama žiarenie na mape Fermi nemá nič spoločné s temnou hmotou, uviedol Gruen. Matematický model, ktorý vedci používali na vylúčenie týchto „svetských“ zdrojov emisií gama žiarenia (ako sú napríklad čierne diery), je založený na niektorých predpokladoch o vlastnostiach týchto objektov. Ak sú tieto predpoklady nesprávne, môžu byť za ne zodpovedné vzdialené čierne diery. omnoho viac záhadného pozadia gama žiarenia, než vedci pripisovali.
„Možno je tento model neúplný a možno sa vlastne niečo učíme o týchto čiernych dierach emitujúcich gama žiarenie,“ povedal Gruen. „Možno tieto čierne diery žijú vo veľkých galaxiách, ako sme si mysleli.“
Viac údajov o gama lúčoch a gravitačných šošovkách pomôže tímu zdokonaliť svoj model a lepšie interpretovať svoje mapy vesmíru. Od ukončenia štúdie DES zhromaždil šesťkrát viac informácií o hmotnostnej distribúcii vesmíru a satelit FERMI zostáva jedným z mnohých ďalekohľadov sledujúcich výbuchy gama lúčov. V nasledujúcich rokoch by mala nasledovať následná štúdia ukazujúca ešte jasnejšie výsledky, uviedol Gruen.
