Gama-žarki - najsvetlejša in najmočnejša svetloba v vesolju - plujejo po nebu, ki je človeškim očem nevidno. Ti izredno energični sunki sevanja izbruhnejo nad eksplozijami supernove, sprožijo trčenje nevtronskih zvezd in izhajajo iz najglasnejših črnih lukenj.
Ko jih astronomi lahko ujamejo z teleskopi z gama žarki, ta nevidni ognjemet usmeri proti nekaterim najbolj eksplozivnim strukturam v vesolju. Zdaj mednarodna skupina raziskovalcev upa, da bi ti vsemogočni žarki lahko pripeljali tudi do nečesa neznanega in bolj izmuzljivega - nevidne snovi, znane kot temna snov.
V novi študiji, ki je bila sprejeta za objavo v reviji Physical Review Letters in podrobno opisana v bazi podatkov o predhodnem tiskanju arXiv, so raziskovalci pogledali, kako pravijo, "nerešeno ozadje gama-žarkov" - torej vse šibko in skrivnostno gama-žarko signali, ki ostanejo po znanih virih, kot so črne luknje in supernove. Ko je ekipa primerjala zemljevid nerazrešenih gama žarkov z zemljevidom gostote snovi na istem odseku vesolja, so ugotovili, da se žarki natančno poravnajo z gravitacijsko masivnimi območji, kjer naj bi se skrivala temna snov.
Po besedah soavtorja študije Daniela Gruena ta korelacija kaže, da je temna snov v veliki meri odgovorna za šibko gama-ozadje vesolja. V tem primeru bi astronomom lahko dali nekaj bistvenega pomena o lastnostih skrivnostne snovi.
"Temna snov bi lahko razpadla kot radioaktivno jedro in tako ustvarja gama žarke," je za Live Science povedal Gruen, astrofizik iz Nacionalnega pospeševalnega laboratorija za odstranjevanje energije SLAC na univerzi Stanford v Kaliforniji. "Ali pa se več delcev temne snovi trči, kar med seboj povezuje gma-žarke."
Potuje v temi
Domneva se, da temna snov predstavlja približno 85% mase vesolja, čeprav raziskovalci še vedno niso prepričani, kaj ali kje je. Popolnoma neviden za sodobne znanstvene instrumente, stvari nikoli niso bile uspešno odkrite.
"Kljub temu poznamo nekatere lastnosti temne snovi," je dejal Gruen. "Vemo, da je zelo pogost, in vemo, da ima maso, ki gravitacijsko deluje z drugo maso."
Z drugimi besedami, čeprav je temna snov nevidna, zaradi vidne gravitacije viden vpliv na vesolje. Eden od teh vplivov je znan kot gravitacijsko leče - v bistvu, kako svetlobo iz oddaljenih galaksij upogne gravitacija ogromnih predmetov, ki jih prehaja na svojo pot proti Zemlji.
Za novo raziskavo so raziskovalci pogledali zemljevid gravitacijske leče v določenem kosu vesolja, ki ga je sestavil projekt, imenovan raziskava temne energije (DES). Namenska kamera, nameščena na velikanskem teleskopu v Čilu, je leto dni posnela slike z visoko ločljivostjo več sto milijonov galaksij in se osredotočila na to, kje daljna svetloba najbolj zgreši žepe intenzivne gravitacije. Medtem ko nekatere najmasovnejše regije na dobljeni karti ustrezajo znanim galaksijam, pa drugi zajetni žepi verjetno kažejo skriti vpliv temne snovi pri delu, je dejal Gruen.
Da bi bolje razumeli, kako bi lahko izgledal ta vpliv, so raziskovalci primerjali to maso z zemljevidom emisij gama žarkov, ki so jih v istem območju zaznali NASA-in teleskopi z gama-žarki Fermi v zadnjih devetih letih. Z matematičnim modelom je ekipa odstranila vsa sevanja, ki bi jih bilo mogoče dokončno vezati na "mondene" vire, kot so črne luknje in supernove, na podlagi njihove energije, oddaljenosti in različnih drugih dejavnikov.
Zdaj, le s skrivnostnimi "nerešenimi" viri gama žarkov, je ekipa primerjala oba zemljevida. Videli so jasno prekrivanje med regijami z visoko gama-sevanjem in regijami z veliko mase.
"To je prva študija, kjer smo se prepričali, da je tam, kjer je veliko gama žarkov, tudi veliko temne snovi," je dejal Gruen.
Če temna snov resnično oddaja gama žarke, bi to lahko resno zožilo, kako je zaznano in iz česa je pravzaprav sestavljeno. Kljub temu je še vedno mogoče, da šibka gama-ozadja na zemljevidu Fermi nimajo ničesar s temno snovjo, je dejal Gruen. Matematični model, ki so ga raziskovalci uporabili za odstranjevanje tistih "dnevnih" virov emisij gama žarkov (kot so črne luknje), temelji na nekaterih predpostavkah o lastnostih teh predmetov. Če so te predpostavke napačne, bi lahko bile oddaljene črne luknje odgovorne za veliko več skrivnostnega ozadja gama žarkov, kot so predstavljali raziskovalci.
"Mogoče je ta model nepopoln in morda se pravzaprav nekaj naučimo o teh črnih luknjah, ki oddajajo gama žarke," je dejal Gruen. "Morda te črne luknje živijo v bolj množičnih galaksijah, kot smo mislili."
Več podatkov o gama žarkih in gravitacijskem lečenju bo ekipi pomagalo, da odstrani svoj model in bolje razlaga njihove zemljevide vesolja. Od zaključka študije je DES zbral šestkrat več informacij o masni distribuciji vesolja, satelit FERMI pa ostaja eden izmed mnogih teleskopov, ki spremljajo eksplozije gama žarkov. Nadaljnja študija, ki bo pokazala še jasnejše rezultate, bi morala slediti v naslednjih nekaj letih, je dejal Gruen.
