Najnovšia vedecká štúdia, ktorá vznikla vďaka medzinárodnej spolupráci vedcov z Kalifornskej univerzity v Irvine (UCI), Polytechnického inštitútu vo Virgínii a Tokijskej univerzity, vyvracia doposiaľ najuznávanejšiu teóriu o temnej hmote, podľa ktorej sa temná hmota skladá zo slabo interagujích masívnych častíc WIMP (Weakly Interactive Massive Particles), informoval portál Sciencealert.

Čo prinieslo skúmanie stredu galaxie?

Vedci sa v štúdii publikovanej v žurnále Physical Review D zamerali na skúmanie zvláštnej anomálie nachádzajúcej sa v strede našej galaxie. Túto anomáliu objavili astronómovia v roku 2008 prostredníctvom Fermiho teleskopu a dostala pomenovanie GCE (Galactic Center GeV Excess). GCE je vo vedeckej obci chápaná ako neočakávaný prebytok gama žiarenia v strede Mliečnej dráhy, ktorý bol až doteraz vysvetľovaný anihiláciou temnej hmoty.

Anihilácia je proces v časticovej fyzike, ktorý nastáva vtedy, keď sa zrazí častica so svojou antičasticou. Podľa tejto dlhodobo uznávanej teórie práve anihilácia temnej hmoty bola zdrojom prebytočného gama žiarenia vyžarujúceho zo stredu našej galaxie.

Zarija Lukic/Lawrence Berkeley National Laboratory

40 rokov sme chápali nesprávne častice ako kandidátov na temnú hmotu

Túto teóriu však spomínaný medzinárodný vedecký tým vylúčil na základe viacerých náročných experimentov, ktoré boli uskutočnené v priebehu posledných troch rokov. Vedci vo svojej štúdií uvádzajú, že prebytočné gama žiarenie pozorované v našej galaxii, nemôže byť vytvorené rozpadom WIMP častíc, ktoré svojim rozpadom dokážu generovať energiu o veľkosti 300 giga-elektrónvoltov, informoval web Scitechdaily.

„Približne 40 rokov boli častice WIMP medzi fyzikmi zaoberajúcimi elementárnymi časticami pokladané za popredných kandidátov na temnú hmotu“ uviedol astrofyzik Kevork Abazajian.

Predpokladaná hmotnosť týchto častíc je v mnohých modeloch od 10 až do 1000-násobku hmotnosti protónov, pričom vedci vo svojej štúdii jasne vylúčili, že by častice v takomto váhovom rozmedzí mohli tvoriť temnú hmotu.

„Prezreli sme všetky modely, ktoré prebiehajú v galaktickom centre vrátane molekulárneho plynu, hviezdnych emisií a vysokoenergetických elektrónov, ktoré rozptyľujú nízkoenergetické fotóny“ poznamenal vedec z Tokijskej univerzity Oscar Macias.

Vedci na základe dôsledného preskúmania týchto modelov určili, že jednoducho temná hmota nemôže byť tvorená WIMP časticami.

Okrem toho zistili, že žiarenie, ku ktorému by došlo anihiláciou temnej hmoty, má pravidelný sférický alebo elipsovitý tvar, čo však nezodpovedá pozorovanej anomálii GCE, ktorá pripomína skôr akúsi trojosovú „tyčovú“ štruktúru, čo vylučuje, že zdrojom tohto prebytočného gama žiarenia je temná hmota.

Zároveň tento vedecký tím zdôrazňuje, že ich štúdia v žiadnom prípade nespochybňuje existenciu temnej hmoty, iba vylučuje určitý druh častíc, ktoré ju môžu tvoriť.

V súčasnosti sa na detekciu temnej hmoty využívajú špeciálne detektory, ktorých konštrukcia pozostáva zo supravodivých materiálov. Detektory však ani zďaleka nie sú dokonalé a často sa stretávajú s rôznymi problémami.