U središtu naše galaksije, Mliječne staze, nalazi se tajanstveni difuzni sjaj gama zraka, zračenja koje se obično povezuje s objektima visoke energije poput brzo rotirajućih ili eksplodiranih zvijezda. NASA-in svemirski teleskop Fermi za promatranje gama zraka otkrio je ovaj sjaj ubrzo nakon lansiranja 2008. godine, a njegov izvor zbunjuje znanstvenike već više od desetljeća, piše CNN.

Postoje dvije glavne hipoteze o podrijetlu tog zračenja. Dio astronoma smatra da su za njega odgovorni pulsari, jezgre zvijezda koje su završile svoj život eksplozijom supernove i koje se okreću vrlo velikom brzinom. Drugi pak pretpostavljaju da bi sjaj mogao dolaziti od sudara čestica tamne tvari, nevidljive i još uvijek neizravno potvrđene komponente svemira, za koju se vjeruje da je pet puta obilnija od obične materije.

Dosadašnja istraživanja pružala su argumente za obje mogućnosti. Međutim oblik gama zračenja, koji oponaša izduženi, zbijeni središnji dio galaktičke izbočine sastavljene uglavnom od starih zvijezda, bio je tumačen kao dokaz u prilog pulsarskom scenariju. Da je izvor tamna tvar, očekivalo se da bi raspored zračenja bio više sferičan. Ipak, broj opaženih pulsara nije bio dovoljan da bi se ta pretpostavka potvrdila.

Tajna galaktičkog sjaja

Nova studija, čiji su rezultati objavljeni u časopisu Physical Review Letters, donosi drukčiji uvid. Tim znanstvenika, predvođen Josephom Silkom sa Sveučilišta Johns Hopkins, proveo je računalne simulacije koje prvi put pokazuju da bi i sudari čestica tamne tvari mogli proizvesti sjaj s oblikom koji odgovara onome u središtu Mliječne staze. Modeli su uzeli u obzir način na koji se galaksija formirala, a rezultat je pokazao da je središnja raspodjela tamne tvari zapravo spljoštena, jajolika, a ne kuglasta, kako se ranije pretpostavljalo. Taj oblik blisko se podudara s podacima koje je zabilježio teleskop Fermi.

Silk je istaknuo da trenutno postoji približno jednaka vjerojatnost da je uzrok gama sjaja tamna tvar ili stari pulsari. Potvrda veze između tamne tvari i zračenja mogla bi uslijediti za nekoliko godina, kada se dovrši izgradnja opservatorija Cherenkov Telescope Array (CTAO) u Čileu i Španjolskoj. Očekuje se da će instrument, koji bi trebao početi s radom 2027. godine, omogućiti promatranje gama zraka s mnogo većom razlučivošću od Fermija.

Ako bi CTAO potvrdio da zračenje dolazi od sudara čestica tamne tvari, to bi predstavljalo jedno od najvažnijih otkrića suvremene fizike. Ideja o tamnoj tvari stara je gotovo stoljeće: švicarski astronom Fritz Zwicky prvi ju je predložio 1930-ih, a američki astronomi Vera Rubin i W. Kent Ford uočili su 1970-ih da se zvijezde na rubovima spiralnih galaksija kreću prebrzo da bi ih gravitacija vidljive materije mogla zadržati. Zaključili su da mora postojati velika količina nevidljive mase.

Lov na WIMP-ove

Jedna od vodećih hipoteza je da se tamna tvar sastoji od takozvanih WIMP-ova (Weakly Interacting Massive Particles) – teške, ali gotovo nevidljive čestice koje ne apsorbiraju svjetlost i mogu prolaziti kroz običnu materiju bez traga. Njihovi sudari mogli bi proizvoditi gama zrake, što bi ih učinilo mogućim izvorom sjaja u središtu galaksije. Eksperimenti poput LZ Dark Matter Experimenta u Južnoj Dakoti pokušavaju otkriti takve čestice, ali zasad bez izravnog uspjeha.

Stručnjaci koji nisu sudjelovali u Silkovu istraživanju ističu da studija ne donosi konačan dokaz u korist tamne tvari, ali ponovno otvara mogućnost da upravo ona stoji iza opaženog zračenja. Prema mišljenju fizičarke Tracy Slatyer s MIT-a, hipoteza o tamnoj tvari i dalje ostaje razumna dok profesor Chamkaur Ghag s University College London naglašava da WIMP-ovi i dalje predstavljaju elegantno rješenje dugotrajnog problema tamne tvari.

Nico Cappelluti sa Sveučilišta u Miamiju dodaje da su podaci teleskopa Fermi omogućili novi pogled na središte naše galaksije te da misterij gama sjaja ostaje jedno od najzanimljivijih pitanja suvremene astrofizike. Kako navodi, potraga za tamnom tvari predstavlja jedno od temeljnih istraživačkih nastojanja našeg vremena, a ako se pokaže da WIMP-ovi doista osvjetljavaju središte Mliječne staze, čovječanstvo bi moglo biti korak bliže otkrivanju jedne od najdubljih tajni svemira.