Već decenijama astronomi znaju da u svemiru postoji mnogo više materije nego što teleskopi mogu da vide. Galaksije rotiraju prebrzo da bi ih na okupu držale samo zvezde i gas koje opažamo, a čitava jata galaksija ponašaju se kao da u njima postoji ogromna dodatna masa. Ta nevidljiva komponenta nazvana je tamna materija i procenjuje se da čini oko 85 odsto ukupne materije u kosmosu. Problem je što je niko nikada nije neposredno detektovao. Jedan od najpopularnijih kandidata jesu hipotetičke čestice WIMP, koje bi veoma slabo reagovale sa običnom materijom, ali bi imale dovoljno mase da objasne gravitacioni efekat koji astronomi vide. Phys.org je 25. avgusta predstavio istraživanje u kojem je tim predvođen Kineskom akademijom nauka pronašao veoma neobičan gama-signal iz pravca nekoliko velikih jata galaksija. Signal ima energiju od oko 43 milijarde elektron-volti i pojavljuje se kao prilično uska linija u spektru – upravo ona vrsta potpisa kakva bi, prema pojedinim modelima, mogla nastati kada se čestice tamne materije međusobno sudare i anihiliraju.
Istraživači su analizirali više od 15 godina podataka svemirskog teleskopa Fermi i posmatrali 13 relativno bliskih masivnih jata galaksija. Najjači signal pojavio se kod jata Virgo, Fornax i Ophiuchus, upravo među sistemima u kojima bi, prema gravitacionim modelima, trebalo da bude naročito mnogo tamne materije. To je važan detalj jer obični kosmički izvori, poput aktivnih galaksija ili eksplozivnih događaja, uglavnom stvaraju širok spektar gama-zračenja, a ne jednu usku energetsku liniju. Teoretski, ako dve WIMP čestice nestanu u međusobnom sudaru, deo njihove energije mogao bi da se pojavi u obliku fotona veoma određene energije. Naučnici su dodatno proverili da li se sličan signal javlja tamo gde bi mogao biti posledica greške teleskopa. Posebna pažnja posvećena je centru Mlečnog puta, jer je pre više godina jedan sličan navodni trag tamne materije kasnije doveden u vezu sa instrumentalnim problemom. Ovoga puta nije pronađen odgovarajući obrazac koji bi lako objasnio rezultat na isti način.
To ipak nije isto što i potvrda da je tamna materija konačno pronađena. Sami autori vrlo pažljivo koriste izraz „mogući signal“, jer se njegova statistička snaga menjala tokom vremena. Oko 2016. godine delovao je slabije, da bi kasnije ponovo postao izraženiji. U fizici čestica ovakva odstupanja moraju da dostignu veoma visok nivo statističke sigurnosti i da ih nezavisni instrumenti potvrde pre nego što se govori o otkriću. Moguće je da postoji još nepoznat astrofizički proces koji stvara liniju od oko 43 GeV ili da kombinovanje podataka sa više jata proizvodi neočekivani statistički efekat. Upravo zato istraživači sada žele instrument sa mnogo većom površinom za prikupljanje gama-zračenja koji bi mogao da proveri da li se ista linija stalno pojavljuje iz istih pravaca.
Ako se signal jednog dana potvrdi, posledice bi bile ogromne. Tamna materija trenutno je jedan od najvećih nedostajućih delova moderne fizike: vidimo njeno gravitaciono dejstvo praktično svuda, ali ne znamo šta je ona zapravo. Potvrđena gama-linija mogla bi prvi put povezati kosmološka opažanja sa konkretnom vrstom čestice i otvoriti potpuno novu oblast eksperimentalne fizike. Za sada je najuzbudljivije to što signal nije pronađen na nasumičnom mestu već upravo u sistemima u kojima se očekuje velika koncentracija nevidljive mase. Svemir je možda konačno dao mali trag onoga od čega je najveći deo njegove materije napravljen – ali fizičari će još dugo proveravati da li je taj trag stvaran ili samo još jedna kosmička varka.
S.B.
