Gama paprsky - nejjasnější a nejsilnější světlo ve vesmíru - plují po obloze neviditelné pro lidské oči. Tyto mimořádně energetické výboje záření vytryskly z výbuchů supernovy, zažehly kolize neutronových hvězd a vytryskly z nejhladnějších černých děr.
Když je astronomové dokáží chytit gama-dalekohledy, ukazují tyto neviditelné ohňostroje na některé z nejexplozivnějších struktur vesmíru. Mezinárodní tým vědců nyní doufá, že tyto všemocné paprsky mohou také vést k něčemu mnohem podivnějšímu a nepolapitelnějšímu - neviditelné látce známé jako temná hmota.
V nové studii přijaté k publikaci v časopise Physical Review Letters a podrobně v databázi předtisků arXiv se vědci podívali na to, čemu říkají „nevyřešené pozadí gama paprsků“ - tj. Všechny slabé a záhadné gama paprsky signály, které zůstanou po známých zdrojích, jako jsou černé díry a supernovy, se započítávají. Když tým porovnal mapu nevyřešených paprsků gama s mapou hustoty hmoty ve stejné části vesmíru, zjistil, že paprsky se přesně shodovaly s gravitačně masivními oblastmi, kde se předpovídalo, že se temná hmota skrývá.
Podle studijního spoluautora Daniela Gruena tato korelace naznačuje, že temná hmota může být z velké části zodpovědná za slabé gama záření pozadí vesmíru. Pokud by tomu tak bylo, mohlo by to astronomům poskytnout zásadní informace o vlastnostech tajemné látky.
„Temná hmota by se mohla rozpadnout jako radioaktivní jádro a produkovat gama paprsky tak, jak to dělá,“ řekl Gruen, astrofyzik z National Accelerator Laboratory Department of Energy na Stanfordské univerzitě v Kalifornii. "Nebo možná několik částic temné hmoty se srazí a při interakci produkuje gama paprsky."
Zvlnění ve tmě
Temná hmota tvoří asi 85% hmoty vesmíru, i když vědci stále nejsou pozitivní, co nebo kde to je. Zcela neviditelné pro moderní vědecké nástroje, věci nebyly nikdy úspěšně detekovány.
„Přesto známe některé vlastnosti temné hmoty,“ řekl Gruen. "Víme, že je to velmi běžné, a víme, že má hmotu, která gravitačně interaguje s jinou hmotou."
Jinými slovy, i když je temná hmota neviditelná, díky své silné gravitaci viditelně ovlivňuje vesmír. Jeden z těchto dopadů je známý jako gravitační čočka - v podstatě to, jak je světlo ze vzdálených galaxií deformováno gravitací masivních objektů, které prochází na své cestě k Zemi.
V rámci nové studie se vědci podívali na mapu gravitačních čoček v konkrétním kusu vesmíru, sestavenou z projektu nazvaného Průzkum temné energie (DES). Fotoaparát, zaměřený na průzkum, namontovaný na obrovském dalekohledu v Chile, strávil rok zachycením obrázků ve vysokém rozlišení stovek milionů galaxií a soustředil se na to, kde je vzdálené světlo nejvíce deformováno kapesami intenzivní gravitace. Zatímco některé z nejmasivnějších oblastí na výsledné mapě odpovídají známým galaxiím, jiné silné kapsy pravděpodobně ukazují skrytý vliv temné hmoty při práci, řekl Gruen.
Abychom lépe porozuměli tomu, jak by tento vliv mohl vypadat, srovnali vědci tuto masovou mapu s mapou emisí gama záření detekovaných ve stejné oblasti gama-dalekohledem NASA Fermi za posledních devět let. Pomocí matematického modelu tým odstranil veškeré záření, které by bylo definitivně spojeno s „světskými“ zdroji, jako jsou černé díry a supernovy, na základě jejich energetického výkonu, vzdálenosti a různých dalších faktorů.
Nyní, když zůstali pouze záhadné „nevyřešené“ zdroje gama paprsků, tým porovnal obě mapy. Viděli jasné překrývání mezi oblastmi s vysokým gama zářením a regiony se spoustou hmoty.
"Toto je první studie, kde jsme si byli jisti, že tam, kde je spousta gama paprsků, existuje také spousta temné hmoty," řekl Gruen.
Pokud temná hmota skutečně emituje gama paprsky, mohlo by to vážně zúžit způsob, jakým je detekována a z čeho je skutečně vyrobena. Stále je však možné, že slabé pozadí gama paprsků na mapě Fermi nemá nic společného s temnou hmotou, řekl Gruen. Matematický model, který vědci použili k vyřazení těchto „světských“ zdrojů emisí gama záření (jako jsou černé díry), je založen na některých předpokladech o vlastnostech těchto objektů. Pokud jsou tyto předpoklady nesprávné, mohly by být za ně odpovědné vzdálené černé díry mnohem více záhadného pozadí gama paprsků než vědci.
„Možná je tento model neúplný a možná se vlastně něco naučíme o těchto černých dírách emitujících gama paprsky,“ řekl Gruen. "Možná tyto černé díry žijí ve hmotnějších galaxiích, než jsme si mysleli."
Více údajů o gama paprskech a gravitačních čočkách pomůže týmu vylepšit jejich model a lépe interpretovat jejich mapy vesmíru. Od závěru studie DES shromáždil šestkrát více informací o hmotnostní distribuci vesmíru a satelit FERMI zůstává jedním z mnoha dalekohledů sledujících exploze gama paprsků. V následujících letech by měla následovat následná studie ukazující ještě jasnější výsledky, uvedl Gruen.
