Гама зраци - најсјајнија, најмоћнија светлост у свемиру - плове небом невидљивим за људске очи. Ови изузетно енергични експлозије зрачења бљештају од експлозија супернове, исијавају из сударајућих неутронских звезда и извиру из најгорих црних рупа.
Кад их астрономи могу ухватити помоћу телескопа гама зрака, ови невидљиви ватромет упућује на неке од најексплозивнијих структура свемира. Сада, међународни тим истраживача нада се да би те свемоћне зраке могле довести и до нечег далеко чуднијег и неухватљивијег - невидљиве супстанце познате као тамна материја.
У новој студији која је прихваћена за објављивање у часопису Пхисицал Ревиев Леттерс, а детаљно о бази претпринта арКсив, истраживачи су погледали како они називају "нерешену позадину гама зрака" - односно сву слабу и тајанствену гама-зраку сигнали који су преостали након што се воде рачуна о познатим изворима попут црних рупа и супернова. Када је тим упоредио мапу неразрешених гама зрака са мапом густине материје у истом делу свемира, открили су да се зраци тачно поклапају са гравитационо масивним областима у којима се предвиђа да се тамна материја скрије.
Према коаутору студије Данијелу Груену, ова корелација сугерира да је тамна материја можда у великој мери одговорна за слабу гама-позадину свемира. Ако је то случај, то би могло дати астрономима неке виталне трагове о својствима тајанствене супстанце.
"Тамна материја би могла пропадати попут радиоактивног језгра, производећи гама зраке," изјавио је за Ливе Сциенце Груен, астрофизичар из Националне лабораторије за акцелерацију компаније СЛАЦ на Универзитету Станфорд у Калифорнији. "Или се можда више честица тамне материје сударају, производећи гама зраке док међусобно делују."
Рипплес у мраку
Сматра се да тамна материја чини око 85% масе свемира, мада истраживачи још увек нису сигурни шта је или где је. Потпуно невидљива за савремене научне инструменте, ствари никада нису успешно откривене.
"Ми ипак знамо нека својства тамне материје", рекао је Груен. "Знамо да је то врло често и знамо да има масу која гравитационо делује с другом масом."
Другим речима, иако је тамна материја невидљива, она врши снажан утицај на универзум својом моћном гравитацијом. Један од тих утицаја познат је као гравитационо сочиво - у суштини, како се светлост из удаљених галаксија искривљава гравитацијом масивних објеката које пролази на путу према Земљи.
За нову студију, истраживачи су погледали мапу гравитационих сочива у одређеном комаду свемира, коју је сачинио пројекат назван Истраживање тамне енергије (ДЕС). Монтирана на џиновском телескопу у Чилеу, наменска камера анкете провела је годину дана преснимавајући слике високе резолуције стотина милиона галаксија, усредсређујући се на место где се далека светлост највише не смета џеповима интензивне гравитације. Док неке најмасовније области на резултирајућој мапи одговарају познатим галаксијама, други јаки џепови вероватно показују скривени утицај тамне материје на делу, рекао је Груен.
Да би боље разумели како би тај утицај могао да изгледа, истраживачи су упоредили ову мапу маса са мапом емисија гама зрака које је у истом региону открио НАСА-ов телескопски гама-зракоплов Ферми у протеклих девет година. Користећи математички модел, тим је уклонио сву радијацију која би се дефинитивно могла везати за "свакодневне" изворе попут црних рупа и супернова, на основу њихове енергије, удаљености и разних других фактора.
Сада, остављен само са мистериозним „нерешеним“ изворима гама зрака, тим је упоредио обе мапе. Видели су јасно преклапање између региона високог гама-зрачења и региона са великом масом.
"Ово је прва студија у којој смо били сигурни да, где има пуно гама зрака, постоји и много тамне материје", рекао је Груен.
Ако тамна материја заиста емитује гама зраке, то би могло озбиљно сузити како је откривено и од чега се заправо ствара. Међутим, још увек је могуће да слабашна гама-позадина на Фермијевој мапи нема никакве везе са тамном материјом, рекао је Груен. Математички модел који су истраживачи користили да уклоне оне „свакодневне“ изворе емисије гама зрака (попут црних рупа) заснован је на неким претпоставкама о својствима тих објеката. Ако су те претпоставке погрешне, удаљене црне рупе могле би бити одговорне за много више мистериозне позадине гама зрака него што су то чинили истраживачи.
"Можда је тај модел непотпун, а можда заправо учимо нешто о тим црним рупама које емитују гама зраке", рекао је Груен. "Можда ове црне рупе живе у масивнијим галаксијама него што смо мислили."
Више података о гама зрацима и гравитационим сочивима помоћи ће тиму да побољша свој модел и боље протумачи њихове карте свемира. Од закључка студије, ДЕС је прикупио шест пута више информација о масовној дистрибуцији у свемиру, а сателит ФЕРМИ и даље је један од многих телескопа који прате експлозије гама зрака. Следећа студија која показује још јасније резултате требало би да следи у наредних неколико година, рекао је Груен.
