Gama spinduliai - ryškiausia, galingiausia visatos šviesa - plaukia per dangų, nematomą žmogaus akims. Šie ypač energetiniai radiacijos sprogimai blykčioja po supernovos sprogimų, išsiskiria susidūrusios neutroninės žvaigždės ir išsiskiria iš alkani juodųjų skylių.
Kai astronomai gali juos pagauti gama spindulių teleskopu, šie nematomi fejerverkai nukreipti į sprogstamiausių visatos struktūrų pusę. Dabar tarptautinė tyrėjų komanda tikisi, kad tie galingi spinduliai taip pat gali sukelti kažkokį keistą ir neįmanomą dalyką - nematomą medžiagą, vadinamą tamsiąja medžiaga.
Atlikdami naują tyrimą, priimtą paskelbti žurnale „Physical Review Letters“ ir išsamiai aprašydami prieš spausdinimo duomenų bazę „arXiv“, tyrėjai pažvelgė į tai, ką jie vadina „neišspręstu gama spinduliuotės fonu“ - tai yra, visą silpną ir paslaptingą gama spindulį. atsižvelgiama į signalus, likusius po žinomų šaltinių, tokių kaip juodosios skylės ir supernovos. Kai komanda palygino neišspręstų gama spindulių žemėlapį su materijos tankio žemėlapiu toje pačioje Visatos atkarpoje, jie nustatė, kad spinduliai tiksliai sutampa su gravitaciškai masyviomis sritimis, kuriose numatoma paslėpti tamsiąją medžiagą.
Anot tyrimo bendraautorio Danielio Grueno, ši koreliacija leidžia manyti, kad tamsioji materija gali būti atsakinga už silpną Visatos gama spindulių foną. Tokiu atveju astronomai galėtų pateikti keletą esminių užuominų apie paslaptingos medžiagos savybes.
„Tamsiosios medžiagos gali suirti kaip radioaktyvusis branduolys, tokiu būdu gamindamos gama spindulius“, - „Live Science“ pasakojo Gruenas, Kalifornijos Stanfordo universiteto Nacionalinės greitintuvo laboratorijos SLAC Energetikos departamento astrofizikas. "O galbūt susiduria kelios tamsiosios medžiagos dalelės ir jos gamina gama spindulius."
Ripples tamsoje
Manoma, kad tamsioji materija sudaro apie 85% Visatos masės, nors tyrinėtojai vis dar nėra įsitikinę, kokia ji yra. Visiškai nematomi šiuolaikiniai mokslo instrumentai niekada nebuvo sėkmingai aptikti.
"Vis dėlto mes žinome kai kurias tamsiosios medžiagos savybes", - teigė Gruenas. "Mes žinome, kad tai labai dažna, ir mes žinome, kad ji turi masę, kuri gravitaciniu būdu sąveikauja su kita mase."
Kitaip tariant, net jei tamsioji materija yra nematoma, ji daro galimą sunkumą visatos srityje. Vienas iš tų smūgių yra žinomas kaip gravitacinis lęšis - iš esmės tai, kaip tolimų galaktikų šviesą suka masyvių objektų, kuriuos jis eina pakeliui į Žemę, sunkis.
Naujam tyrimui tyrėjai pažvelgė į gravitacinių lęšių žemėlapį tam tikroje Visatos dalyje, sudarytą pagal projektą, pavadintą „Dark Energy Survey“ (DES). Parengta ant milžiniško Čilės teleskopo, tyrimui skirta kamera metus praleido fotografuodama aukštos raiškos šimtų milijonų galaktikų vaizdus, daugiausia dėmesio skirdama ten, kur tolimiausią šviesą labiausiai praranda intensyvaus gravitacijos kišenės. Nors kai kurie masyviausi gauto žemėlapio regionai atitinka žinomas galaktikas, kitos slegiančios kišenės greičiausiai parodo paslėptą tamsiosios medžiagos įtaką darbe, teigė Gruenas.
Kad geriau suprastų, kaip ši įtaka gali atrodyti, tyrėjai palygino šį masinį žemėlapį su gama spinduliuotės spinduliuotės žemėlapiu, nustatytu tame pačiame regione per NASA Fermi gama spindulių teleskopą per pastaruosius devynerius metus. Remdamasi matematiniu modeliu, komanda pašalino visą radiaciją, kurią buvo galima galutinai susieti su „kasdieniais“ šaltiniais, tokiais kaip juodosios skylės ir supernovos, atsižvelgiant į jų energijos išeigą, atstumą ir įvairius kitus veiksnius.
Dabar, kai liko tik paslaptingi „neišspręsti“ gama spindulių šaltiniai, komanda palygino abu žemėlapius. Jie pastebėjo aiškų didelės gama spinduliuotės ir daug masės turinčių regionų sutapimą.
„Tai yra pirmas tyrimas, kai mes buvome tikri, kad ten, kur daug gama spindulių, taip pat yra daug tamsiosios medžiagos“, - teigė Gruenas.
Jei tamsiosios medžiagos iš tikrųjų skleidžia gama spindulius, tai gali rimtai susiaurinti, kaip ji aptinkama ir iš ko ji pagaminta. Vis dėlto vis tiek gali būti, kad silpnas gama spindulių fonas „Fermi“ žemėlapyje neturi nieko bendra su tamsiąja medžiaga, sakė Gruenas. Matematinis modelis, kurį tyrėjai panaudojo pašalindami tuos „kasdieniškus“ gama spinduliuotės šaltinius (tokius kaip juodosios skylės), remiasi kai kuriomis prielaidomis apie tų objektų savybes. Jei šios prielaidos yra klaidingos, tolimos juodosios skylės gali būti atsakingos už daug daugiau paslaptingo gama spinduliuotės fono, nei tyrėjai įžvelgė.
„Gal tas modelis yra neišsamus ir galbūt mes iš tikrųjų kažko sužinojome apie šias gama spindulius skleidžiančias juodąsias skylutes“, - teigė Gruenas. "Ko gero, šios juodosios skylės gyvena masyvesnėse galaktikose, nei mes manėme".
Daugiau duomenų apie gama spindulius ir gravitacinį lęšį padės komandai susmulkinti savo modelį ir geriau suprasti savo Visatos žemėlapius. Nuo tyrimo pabaigos DES surinko šešis kartus daugiau informacijos apie Visatos masės pasiskirstymą, o FERMI palydovas išlieka vienas iš daugelio gama spindulių sprogimus stebinčių teleskopų. Grupė teigė, kad per ateinančius kelerius metus turėtų būti atliktas tolesnis tyrimas, parodantis dar aiškesnius rezultatus.
