Kada je početkom 1930-ih švicarski astronom Fritz Zwicky primijetio da se galaksije u jatu Coma kretaju brže nego što bi njihova vidljiva masa dopuštala, postavio je drsku pretpostavku. Mora postojati nevidljiva tvar koja ih gravitacijski drži na okupu. Tu je zamisao nazvao tamnom tvari. Gotovo stotinu godina poslije NASA-in svemirski teleskop Fermi možda je prvi put zabilježio njezin izravni trag i omogućio da se ono nevidljivo napokon nasluti u obliku stvarnog signala.
Što znamo o tamnoj tvari
Tamna tvar od samih je početaka enigma. Njezino postojanje ne proizlazi iz opažanja svjetlosti ili zračenja, nego iz gravitacijskog utjecaja koji objašnjava zašto se galaksije ne raspadaju.
Tamna tvar ključna je komponenta svemira, ali čestice od kojih se sastoji imaju jednu presudnu osobinu. Ne sudjeluju u elektromagnetskoj interakciji i zato ne apsorbiraju, ne emitiraju i ne odbijaju svjetlost.
Zbog toga su prije nekoliko desetljeća fizičari predložili da tamnu tvar možda čine takozvane slabo međudjelujuće masivne čestice ili WIMP-ovi. Teorija kaže da su te čestice teže od protona i da tek vrlo rijetko stupaju u interakciju s običnom tvari. No kada se dvije sudare, trebale bi se međusobno poništiti i pritom proizvesti druge čestice, uključujući fotone gama zračenja.
Budući da bi se takvi sudari najčešće događali ondje gdje se tamna tvar najviše gomila, astronomi su godinama promatrali središte Mliječne staze u potrazi za karakterističnim gama zrakama.
Fermi bilježi signal koji odgovara WIMP-ovima
Koristeći najnovije promatračke podatke teleskopa Fermi, profesor Tomonori Totani sa Zavoda za astronomiju Sveučilišta u Tokiju izvijestio je da je otkrio upravo takav signal.
Zabilježene su gama zrake energije 20 gigaelektronvolta, što je oko 20 milijardi elektronvolta. Taj se intenzitet prostire u obliku golemog haloa usmjerenog prema središtu Mliječne staze, a prostorni raspored vrlo dobro odgovara očekivanom profilu haloa tamne tvari.
Totani navodi da se energijski spektar zračenja podudara s teorijskim predviđanjima za uništenje WIMP-ova mase približno petsto puta veće od mase protona. Učestalost takvih sudara izračunata iz promjerene jačine gama zračenja također se nalazi u granicama očekivanog.
Još je važnije da se ovakva raspodjela gama zraka teško može pripisati uobičajenim astrofizičkim procesima. Totani zato smatra da su ovo vrlo snažni pokazatelji izvora koji se već dugo pokušava pronaći.
“Ako je to točno, koliko je meni poznato, ovo bi bio prvi put da je čovječanstvo zapravo “vidjelo” tamnu tvar. I pokazalo bi se da je riječ o novoj čestici koja ne postoji u standardnom modelu fizike čestica. To bi bio iznimno važan korak za astronomiju i fiziku”, rekao je Totani.
Potvrda je nužna, ali put je otvoren
Totanijevi rezultati moraju proći neovisne provjere drugih istraživačkih skupina. Iako se njegova analiza dobro uklapa u predviđanja modela tamne tvari, potrebno je isključiti sve druge moguće izvore gama zračenja.
Dodatni dokaz mogao bi doći iz drugih dijelova Mliječne staze u kojima se očekuje velika koncentracija tamne tvari. Posebno se ističu patuljaste galaksije u našem halou. Ako bi se i ondje zabilježile gama zrake identične energije, to bi bitno ojačalo sadašnje nalaze.
“To bi moglo biti ostvarivo kad prikupimo još podataka. U tom bi slučaju potvrda bila još uvjerljivija”, zaključio je Totani.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
