Загадъчната природа на тъмната материя

Близо 100 години след като роденият в България швейцарски астроном Фриц Цвики предполага съществуването на тъмна материя, космическият телескоп „Ферми“ на НАСА може би е предоставил първото пряко доказателство за нейното съществуване.

Тъмната материя е приблизително 27% от Вселената, но досега бе невъзможно да се наблюдава директно.

Тя не взаимодейства с електромагнитното излъчване – нито абсорбира, нито отразява, нито излъчва светлина. Учените могат да я наблюдават само индиректно чрез гравитационните ѝ ефекти. Астрономите са изчислили, че всички големи галактики са вградени в огромни ореоли от тъмна материя, които се разширяват далеч отвъд границите на видимата материя в галактиките.

Съществува една възможност, която би довела до появата на светлина от тъмната материя. Ако частиците на тъмната материя се „анихилират“, когато се срещнат и взаимодействат, подобно на това, което правят материята и нейният аналог антиматерия, тогава това би трябвало да произведе дъжд от частици, включително фотони от гама-лъчи, които, макар и невидими за нашите очи, биха могли да бъдат „видени“ от чувствителни космически гама-лъчеви телескопи. Една от предложените „самоанихилиращи се“ частици, за които се предполага, че съставляват тъмната материя, са така наречените „слабо взаимодействащи масивни частици“, или WIMP (Weakly Interacting Massive Particles).

Екип от изследователи, ръководен от професор Томонори Тотани от Катедрата по астрономия в Токийския университет, с помощта на космическия апарат „Ферми“ търси такива улики от гама-лъчи в регионите на Млечния път. Там би трябвало да се събира тъмна материя в центъра на нашата галактика.

Проф. Тотани открива гама-лъчи с енергия от 20 GeV (или 20 милиарда електронволта, изключително голямо количество енергия), образуващи структура, подобна на ореол, към центъра на Млечния път.

Наблюдаваният енергиен спектър е в съответствие с радиацията, предсказана от анихилацията на хипотетичните WIMP частици с маса приблизително 500 пъти по-голяма от тази на протона.

Важно е да се отбележи, че тези измервания на гама-лъчи не се обясняват лесно с други, по-често срещани астрономически явления или гама-лъчеви емисии. Следователно Тотани счита тези данни за силен индикатор за гама-лъчева емисия от тъмна материя, която се търси от много години.

Въпреки че проф. Тотани е уверен, че измерванията му откриват частици тъмна материя, резултатите трябва да бъдат проверени от независими изследователи. Допълнителни доказателства биха могли да дойдат от откриването на подобни гама-лъчи в галактиките джуджета в ореола на Млечния път.