Badania astrofizyka mogą stanowić wskazówkę w poszukiwaniu ciemnej materii
Naukowcy badają galaktyki karłowate w celu znalezienia wskazówek dotyczących ciemnej materii.
NASA, ESA, and D. Coe (NASA JPL/Caltech and STScI)
Ciemna materia jest jedną z największych tajemnic nauki. Nie pochłania, nie odbija ani nie emituje światła, więc nie możemy jej zobaczyć. Ale jej obecność jest sugerowana przez efekty grawitacyjne, które wydaje się wywierać na galaktyki.
Chociaż ciemna materia stanowi około 85% kosmosu, naukowcy wiedzą bardzo niewiele o jej fundamentalnej naturze.
Teorie
Teorii jest mnóstwo, a badania przeprowadzone przez doktora Alexa McDaniela z Uniwersytetu Clemson dostarczają jednych z najbardziej rygorystycznych ograniczeń dotyczących natury ciemnej materii.
Jego badania ujawniły również niewielką wskazówkę dotyczącą sygnału, który, jeżeli jest prawdziwy, może zostać potwierdzony w ciągu następnej dekady.
Wraz z gromadzeniem danych i nowymi odkryciami w przyszłości, ta niewielka wskazówka może potencjalnie przekształcić się w bardzo konkretne wykrycie modelu ciemnej materii – powiedział McDaniel.
Wykrycie ciemnej materii byłoby przełomowym odkryciem.
Ciemna materia jest jedną z najważniejszych rzeczy w astrofizyce, a nie wiemy o niej prawie nic. Jej odkrycie będzie ogromnym przełomem – powiedział Marco Ajello, profesor nadzwyczajny na wydziale Fizyki i Astronomii w Clemson i doradca McDaniela. Ktokolwiek to odkryje, może zdobyć Nagrodę Nobla. To coś tak wielkiego.
Galaktyki karłowate
W niniejszym badaniu McDaniel i jego współpracownicy poszukiwali galaktyk karłowatych w celu wykrycia ciemnej materii, która ulega samozniszczeniu, wytwarzając zwykłą materię oraz promieniowanie gamma – formę światła o najwyższych poziomach energii. Galaktyki karłowate stanowią doskonały obiekt badawczy ze względu na swoje niewielkie rozmiary, obfitość ciemnej materii oraz ograniczoną obecność innych zjawisk astrofizycznych, takich jak gaz, pył czy supernowe, które mogłyby wpłynąć na wyniki badań.
Szukamy ich, ponieważ w idealnym przypadku dają nam czysty sygnał lub pozwalają wykluczyć pewne teorie cząstek – powiedział McDaniel.
Niektóre modele przewidują, że ciemna materia ma określoną masę lub przekrój poprzeczny, który jest prawdopodobieństwem wystąpienia określonego zdarzenia w wyniku interakcji cząstek. Określiłoby to, co naukowcy spodziewaliby się zobaczyć w promieniach gamma. Jeżeli tego nie zobaczą, mogą wykluczyć te masy i przekroje – powiedział.
Wykluczenie
W tym artykule bardziej wykluczamy, mówiąc, że ciemna materia nie może mieć takich mas lub przekroju – powiedział Chris Karwin, były doktorant w Clemson i współautor badania. Ale w porównaniu z poprzednimi badaniami, zaczynamy dostrzegać coś, co może być sygnałem z tych układów.
W badaniu McDaniela wykorzystano większe próbki, które obejmują dodatkowe odkryte galaktyki karłowate i większą ilość danych niż w poprzednich badaniach. W swoich badaniach uwzględnił około 50 galaktyk karłowatych, ale powiedział, że wraz z pojawieniem się nowych, potężniejszych teleskopów w najbliższej przyszłości, spodziewa się, że liczba ta wzrośnie do 150-200.
Nowe teleskopy są w zasadzie detektorami galaktyk karłowatych – powiedział. Przewidujemy, że dzięki tym ulepszeniom możliwe jest, że zamiast mieć tylko niewielką wskazówkę sygnału, możemy mieć coś, co jest prawdziwą detekcją.
Ajello dodał: Jeżeli (sygnał) jest prawdziwy, ostatecznie zostanie potwierdzony.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
