Materia întunecată este arhitectul structurii cosmice pe scară largă și motorul din spatele rotației corespunzătoare a galaxiilor. Este o parte indispensabilă a fizicii Universului nostru - și totuși oamenii de știință încă nu știu din ce este făcut. Ultimele date din Planck sugerează că substanța misterioasă cuprinde 26,2% din cosmos, ceea ce îl face de aproape cinci ori și jumătate mai răspândit decât materia normală de zi cu zi. Acum, patru cercetători europeni au sugerat că ar putea avea o descoperire pe mâinile lor: un semnal în lumina cu raze X care nu are nicio cauză cunoscută și poate fi o dovadă a unei interacțiuni îndelung căutate între particule - și anume anularea întunericului. contează.
Când astronomii vor să studieze un obiect pe cerul nopții, cum ar fi o stea sau o galaxie, ei încep prin a analiza lumina ei pe toate lungimile de undă. Acest lucru le permite să vizualizeze linii înguste întunecate în spectrul obiectului, numite linii de absorbție. Liniile de absorbție apar deoarece elementele componente ale unei stele sau ale unei galaxii absorb lumina la anumite lungimi de undă, împiedicând majoritatea fotonilor cu acele energii să ajungă pe Pământ. În mod similar, particulele care interacționează pot lăsa, de asemenea, linii de emisie în spectrul unei stele sau al unei galaxii, linii strălucitoare care sunt create când excesul de fotoni este emis prin procese subatomice, cum ar fi excitația și descompunerea. Analizând îndeaproape aceste linii de emisie, oamenii de știință pot picta, de obicei, o imagine robustă a fizicii care se întâmplă în altă parte a cosmosului.
Dar, uneori, oamenii de știință găsesc o linie de emisii care este mai încurcătoare. La începutul acestui an, cercetătorii Laboratorului de Fizică și Cosmologie a Particulelor (LPPC) din Elveția și Universitatea Leiden din Olanda au identificat un exces de energie în lumina cu raze X provenind atât de la galaxia Andromeda, cât și de clusterul stelelor Perseus: o linie de emisii cu o energie în jur de 3,5keV. Nici un proces cunoscut nu poate contabiliza această linie; cu toate acestea, este în concordanță cu modelele teoretice neutrino steril - o particulă despre care mulți oameni de știință cred că este un candidat primordial pentru materia întunecată.
Cercetătorii consideră că această linie ciudată de emisie ar putea rezulta din anihilarea sau descompunerea acestor particule de materie întunecată, un proces despre care se crede că eliberează fotoni cu raze X. De fapt, semnalul părea a fi cel mai puternic în cele mai dense regiuni din Andromeda și Perseus și din ce în ce mai difuz departe de centru, o distribuție care este caracteristică și pentru materia întunecată. În plus, semnalul nu a existat din observațiile echipei cu privire la spațiul adânc și gol, ceea ce implică faptul că este un artefact real și nu doar instrumental.
Într-o preimprimare a lucrării lor, cercetătorii sunt atenți să sublinieze că semnalul în sine este slab prin standardele științifice. Adică pot fi doar 99,994% siguri că este un rezultat adevărat și nu doar o fluctuație statistică necinstită, un nivel de încredere cunoscut sub numele de 4σ. (Standardul de aur pentru o descoperire în știință este 5σ: un rezultat care poate fi declarat „adevărat” cu încredere de 99,9999%) Alți oameni de știință nu sunt atât de siguri că materia întunecată este până la urmă o explicație atât de bună. Conform prognozelor făcute pe baza măsurătorilor din pădurea Lyman-alfa - adică, modelul spectral al absorbției de hidrogen și al emisiilor de fotoni în nori de gaz foarte îndepărtați, foarte vechi - orice particulă care pretinde a fi materie întunecată ar trebui să aibă o energie peste 10keV - mai mult de două ori mai mare decât energia acestui semnal cel mai recent.
Ca întotdeauna, studiul cosmologiei este plin de mistere. Dacă această linie specială de emisie se dovedește a fi o dovadă a unui neutrino steril (și deci a materiei întunecate) sau nu, se pare că este un semnal al unui proces fizic pe care oamenii de știință încă nu îl înțeleg. Dacă observațiile viitoare pot crește certitudinea acestei descoperiri la 5σla nivel, astrofizicienii vor avea încă alte fenomene de care să țină cont - o perspectivă interesantă, indiferent de rezultatul final.
Cercetarea echipei a fost acceptată la Physical Review Letters și va fi publicată într-o ediție viitoare.
