یک پیشرفت بزرگ در اخترفیزیک قرن بیست و یکم حاصل شده است.

به گزارش مجله خبری نگار،برای اولین بار در تقریباً یک قرن تحقیق، دانشمندان ممکن است شواهد مستقیمی از وجود ماده تاریک به دست آورده باشند. ستاره‌شناس تومونوری توتانی از دانشگاه توکیو گزارش داد که تلسکوپ فرمی ناسا تابش گاما را کاملاً مطابق با انتظارات نظری برای نابودی ذرات ماده تاریک شناسایی کرده است. در صورت تأیید، این می‌تواند اولین "مشاهده" از این ماده نامرئی باشد که تقریباً ۲۷ ٪ از جهان را تشکیل می‌دهد. نسخه پیش از چاپ این مطالعه در پورتال arXiv منتشر شده است.

ماده تاریک در دهه ۱۹۳۰ توسط ستاره‌شناس سوئیسی، فریتز زویکی، مطرح شد. او مشاهده کرد که کهکشان‌ها سریع‌تر از آنچه جرم ظاهری‌شان نشان می‌دهد، حرکت می‌کنند. او وجود یک چارچوب نامرئی را که خوشه‌های ستاره‌ای را در کنار هم نگه می‌دارد، مطرح کرد. در طول دهه‌ها مشاهده، دانشمندان فقط نشانه‌های گرانشی این ماده را دیده‌اند - این ماده نه نوری ساطع می‌کند و نه نوری را منعکس می‌کند، و بنابراین از مشاهده مستقیم پنهان است.

یکی از فرضیه‌های اصلی، وجود ذرات WIMP است - ذرات عظیمی که به سختی با ماده معمولی برهمکنش دارند. این نظریه می‌گوید وقتی دو ذره از این نوع با هم برخورد می‌کنند، یکدیگر را نابود کرده و پرتو‌های گاما با انرژی دقیقاً تعریف‌شده‌ای منتشر می‌کنند. ستاره‌شناسان سال‌های زیادی را صرف مطالعه مناطقی با غلظت بالای ماده تاریک، به ویژه مرکز کهکشان راه شیری، به امید شناسایی این سیگنال‌ها کرده‌اند.

اکنون، محققان به نتیجه‌ای بالقوه تعیین‌کننده دست یافته‌اند. تلسکوپ فرمی پرتو‌های گاما با انرژی تقریبی ۲۰ گیگاالکترون‌ولت را شناسایی کرده است که در هاله‌ای در اطراف مرکز کهکشان توزیع شده‌اند. همانطور که توتانی خاطرنشان می‌کند، طیف انتشار تقریباً کاملاً با طیف نظری تولید شده توسط نابودی ذرات WIMP با جرم‌هایی تقریباً ۵۰۰ برابر سنگین‌تر از پروتون‌ها مطابقت دارد. فراوانی چنین رویدادهایی، که از داده‌های تلسکوپ محاسبه شده است، در محدوده مدل‌های توسعه‌یافته در سال‌های اخیر نیز قرار می‌گیرد.

به گفته این دانشمند، توضیح تابش شناسایی‌شده با هیچ روش دیگری دشوار است - نه فرآیند‌های عادی در هسته کهکشانی و نه منابع اخترفیزیکی شناخته‌شده چنین طیفی تولید نمی‌کنند. اگر این تفسیر درست باشد، این اولین باری خواهد بود که بشریت واقعاً ماده تاریک را نه از طریق گرانش، بلکه از طریق تابش تولید شده توسط برهمکنش‌های ذرات خود آن "دیده" است.

با این حال، این کار نیاز به تأیید مستقل دارد. ستاره‌شناسان باید تأیید کنند که پرتو‌های گامای مشاهده‌شده در واقع با نابودی ماده تاریک مرتبط هستند، و نه با فرآیند‌های نادر، اما محتمل در نزدیکی مرکز کهکشان راه شیری. تشخیص تابش همان انرژی در مناطق دیگر با چگالی بالای ماده تاریک - به عنوان مثال، در کهکشان‌های کوتوله اطراف کهکشان خودمان - اثبات قابل توجهی خواهد بود.

توتانی انتظار دارد که جمع‌آوری داده‌های جدید از رصدخانه‌های فرمی و دیگر رصدخانه‌های پرتو گاما به او اجازه دهد تا این فرضیه را در سال‌های آینده آزمایش کند. اگر مشاهدات بیشتر این کشف را تأیید کند، دوران جدیدی در فیزیک ذرات آغاز خواهد شد: ماده تاریک به یک ذره ناشناخته خارج از مدل استاندارد مرتبط خواهد شد. این نتیجه یکی از مهم‌ترین پیشرفت‌ها در اخترفیزیک در قرن بیست و یکم خواهد بود.