Gadu desmitiem ilgi novērotais galaktiskais mirdzums drīz tiks izskaidrots. Zinātne tuvojas sensacionālam skaidrojumam
Mūsu galaktikas centrā ir noslēpumains, izkliedēts mirdzums, ko izstaro gamma stari — spēcīgs starojums, ko parasti izstaro augstas enerģijas objekti, piemēram, ātri rotējošas vai sprāgstošas zvaigznes, ziņo CNN.
NASA Fermi gamma staru kosmiskais teleskops šo mirdzumu uztvēra neilgi pēc tā palaišanas 2008. gadā, un kopš tā laika gaisma ir mulsinājusi zinātniekus, izraisot spekulācijas par tā cēloni.
Daži astronomi uzskata, ka mirdzuma avots ir pulsāri — sprāgstošu zvaigžņu rotējošie atlikumi —, savukārt citi norāda uz sadursmēm ar tumšās matērijas daļiņām, kas ir nenotverama un neredzama matērijas forma, kas, domājams, ir piecas reizes bagātīgāka nekā parastā matērija.
Daudzi pētījumi iepriekš ir atraduši atbalstu abām idejām, taču šķiet, ka tumšās matērijas teorijā ir problēma: gamma staru mirdzums, iespējams, atbilst galaktikas izliekuma formai — pārpildītam, sīpolveida reģionam Piena Ceļa centrā, kas galvenokārt sastāv no vecām zvaigznēm, tostarp pulsāriem. Šis novērojums apstiprināja pulsāru teoriju, jo eksperti izvirzīja teoriju, ka mirdzums būtu ieguvis sfēriskāku formu, ja tā avots būtu tumšā matērija. Tomēr astronomiem nav izdevies novērot pietiekami daudz pulsāru, kas radītu gamma starus, lai izdarītu pārliecinošu secinājumu.
Tagad jaunas simulācijas, kas veiktas, izmantojot superdatorus, pirmo reizi parāda, ka izliekuma formas mirdzumu varēja radīt arī tumšās matērijas sadursmes, piešķirot svaru tumšās matērijas teorijai.
"Mēs atrodamies situācijā, kad mums ir divas teorijas: viena postulē tumšo matēriju un apgalvo, ka tā varētu izskaidrot datus, ko mēs redzam, bet otra - vecās zvaigznes," sacīja Džozefs Silks, fizikas un astronomijas profesors Džona Hopkinsa universitātē.
"Manuprāt, pastāv 50% iespējamība, ka šobrīd tā varētu būt tumšā matērija, pretstatā nedaudz ikdienišķākam skaidrojumam par vecām zvaigznēm," zinātnieks turpina.
Pierādījumi par tumšo matēriju būtu revolucionārs atklājums. Šveices astronoms Frics Cvikijs pirmais izvirzīja teorētisku teoriju par tumšās matērijas eksistenci 20. gs. trīsdesmitajos gados, un amerikāņu astronomi Vera Rubina un V. Kents Fords to apstiprināja 20. gs. septiņdesmitajos gados. Viņi pamanīja, ka zvaigznes, kas riņķo spirālveida galaktiku malā, pārvietojas pārāk ātri, lai tās varētu saturēt kopā tikai redzamā matērija un gravitācija, un postulēja, ka pastāv liels, neredzams matērijas daudzums, kas neļauj tām atdalīties.
Neskatoties uz gadu desmitiem ilgiem centieniem, zinātnieki nekad nav tieši novērojuši šo noslēpumaino vielu, tāpēc arī tā nosaukta.
"Nav šaubu, ka tumšās matērijas daba ir viena no svarīgākajām fizikas problēmām," sacīja Silks. "Tā ir kaut kas, kas ir visur — mums blakus, tālu no mums, un mēs vienkārši nezinām, kas tas ir."
Pastāv daudzas hipotēzes par to, kas varētu būt tumšā matērija, tostarp pirmatnējo melno caurumu paliekas vai neatklāts daļiņu veids. Liela daļa centienu atrast tumšo matēriju ir koncentrējušies uz pēdējo ideju, kas novedusi pie tādu detektoru kā LZ tumšās matērijas eksperimenta Dienviddakotā izveides.
Instruments ir paredzēts, lai atklātu vienu no vadošajiem tumšās matērijas kandidātiem - hipotētiskas daļiņas, ko sauc par VIMP — vāji mijiedarbojošām masīvām daļiņām —, kas neabsorbē gaismu un var gandrīz nemanāmi iziet cauri parastajai matērijai. Zinātnieki uzskata, ka, satiekoties divām VIMP daļiņām, tās viena otru iznīcina un rada gamma starus, kas padarītu tās par ticamu mirdzuma avotu.
Silka pētījumā tika izmantoti superdatori, lai izveidotu karti, kurā redzams, kur Piena Ceļā vajadzētu atrasties tumšajai matērijai, ņemot vērā to, kā sākotnēji veidojās galaktika.
Par laimi, tumšās matērijas un mirdzuma saiknes apstiprinājums, iespējams, nav pārāk tālu. Divās vietās — Čīlē un Spānijā — tiek būvēts jauns instruments — Čerenkova teleskopu masīva observatorija jeb ČTMO —, kas sāks sniegt datus jau 2027. gadā. Silks sacīja, ka ČTMO uztvers gamma starus ar daudz augstāku izšķirtspēju nekā Fermi, ļaujot noteikt, vai gamma stari Piena Ceļa centrā ir tumšās matērijas sadursmju rezultāts.
Viņš piebilda, ka šis atklājums būtu izrāviens nenotveramās vielas meklējumos, kā arī sniegtu pierādījumu tam, ka vismaz daļa tumšās matērijas sastāv no VMP. "Es domāju, ka tumšās matērijas hipotēze joprojām bija pamatota pat pirms šī pētījuma," viņš piebilda.
