Gamma stari - spožākā, visspēcīgākā Visuma gaisma - kuģo pāri debesīm, kas nav redzamas cilvēka acīm. Šie ārkārtīgi enerģētiskie starojuma sprādzieni izplūst no supernovas sprādzieniem, izstaro sadursto neitronu zvaigznes un izdalās no izsalkušajiem melnajiem caurumiem.
Kad astronomi var tos noķert ar gamma staru teleskopiem, šie neredzamie uguņošanas piederumi norāda uz dažām Visuma sprādzienbīstamākajām konstrukcijām. Tagad starptautiska pētnieku grupa cer, ka šie visspēcīgie stari arī varētu novest pie kaut kas daudz svešāka un nenotveramāka - neredzamā viela, kas pazīstama kā tumšā matērija.
Jaunajā pētījumā, kas tika pieņemts publicēšanai žurnālā Physical Review Letters, un kas sīki aprakstīts pirmsdrukas datu bāzē arXiv, pētnieki apskatīja to, ko viņi sauc par “neatrisinātu gamma-staru fonu” - tas ir, visu vāju un noslēpumainu gamma-staru tiek ņemti vērā signāli, kas paliek pāri pēc zināmiem avotiem, piemēram, melnajiem caurumiem un supernovām. Kad komanda salīdzināja neatrisinātu gamma-staru karti ar matērijas blīvuma karti tajā pašā Visuma sadaļā, viņi atklāja, ka stari precīzi sakrīt ar gravitācijas ziņā masīvajiem apgabaliem, kur tumšās matērijas tika paredzēts paslēpties.
Saskaņā ar pētījuma līdzautora Daniela Gruena teikto, šī korelācija liek domāt, ka tumšā matērija lielā mērā var būt atbildīga par Visuma vājo gamma staru fona. Ja tas tā ir, tas varētu dot astronomiem dažus svarīgus norādījumus par noslēpumainās vielas īpašībām.
"Tumšā matērija var sadalīties kā radioaktīvs kodols, radot gamma starus, kā tas notiek," Live Science pastāstīja Gruens, astrofiziķis no Kalifornijas Stenfordas universitātes SLAC Nacionālā paātrinātāja laboratorijas Enerģētikas departamenta. "Vai varbūt vairākas tumšās vielas daļiņas saduras, mijiedarbojoties rada gamma starus."
Ripples tumsā
Tiek uzskatīts, ka tumšā matērija veido apmēram 85% no Visuma masas, lai gan pētnieki joprojām nav pozitīvi noskaņoti, kas vai kur tas atrodas. Pilnīgi neredzami mūsdienu zinātniskajiem instrumentiem, sīkumi nekad nav bijuši veiksmīgi atklāti.
"Tomēr mēs zinām dažas tumšās vielas īpašības," sacīja Grēns. "Mēs zinām, ka tā ir ļoti izplatīta, un mēs zinām, ka tai ir masa, kas gravitācijas mijiedarbojas ar citu masu."
Citiem vārdiem sakot, kaut arī tumšā matērija ir neredzama, tā ar spēcīgu gravitācijas spēku redzamā veidā ietekmē Visumu. Viens no šiem triecieniem ir pazīstams kā gravitācijas objektīvs - būtībā tas, kā gaismu no tālām galaktikām kropļo to masīvo priekšmetu smagums, ko tas ved ceļā uz Zemi.
Jaunajam pētījumam pētnieki apskatīja gravitācijas izkliedētāja karti noteiktā Visuma daļā, ko sastādīja projekts ar nosaukumu Dark Energy Survey (DES). Apsekojumam veltītā kamera, kas uzstādīta uz milzu teleskopa Čīlē, gadu pavadīja, uzņemot simtiem miljonu galaktiku augstas izšķirtspējas attēlus, koncentrējoties uz vietām, kur visaugstākais attāluma apgaismojums ir atkarīgs no intensīvas gravitācijas kabatām. Kaut arī daži no masveidīgākajiem reģioniem parādītajā kartē atbilst zināmajām galaktikām, citas dūšīgas kabatas, iespējams, parāda tumšās vielas slēpto ietekmi darbā, sacīja Gruens.
Lai labāk saprastu, kāda varētu būt šī ietekme, pētnieki salīdzināja šo masu karti ar gamma staru izstarojumu karti, kuru tajā pašā reģionā ir atklājis NASA Fermi gammas staru teleskops pēdējo deviņu gadu laikā. Izmantojot matemātisko modeli, komanda, pamatojoties uz to enerģijas daudzumu, attālumu un dažādiem citiem faktoriem, noņemja visu starojumu, ko var galīgi saistīt ar “ikdienišķiem” avotiem, piemēram, melnajiem caurumiem un supernovām.
Tagad, atstājot tikai noslēpumainos "neatrisinātos" gamma staru avotus, komanda salīdzināja abas kartes. Viņi redzēja skaidru pārklāšanos starp reģioniem ar lielu gamma starojumu un reģioniem ar lielu masu.
"Šis ir pirmais pētījums, kurā mēs esam bijuši pārliecināti, ka tur, kur ir daudz gamma staru, ir arī daudz tumšās vielas," sacīja Grūens.
Ja tumšā matērija patiesi izstaro gamma starus, tas varētu nopietni sašaurināt, kā tā tiek atklāta un no kā tā patiesībā ir izgatavota. Tomēr joprojām ir iespējams, ka vājajam gamma staru fonam Fermi kartē nav nekā kopīga ar tumšo vielu, sacīja Gruens. Matemātiskais modelis, ko pētnieki izmantoja, lai atsijātu šos "ikdienišķos" gamma staru avotus (piemēram, melnos caurumus), ir balstīts uz dažiem pieņēmumiem par šo objektu īpašībām. Ja šie pieņēmumi ir nepareizi, attālie melnie caurumi varētu būt atbildīgi par daudz vairāk no noslēpumainā gamma-staru fona, nekā pētnieki ir ieskaitījuši.
"Varbūt šis modelis ir nepilnīgs, un varbūt mēs tiešām kaut ko iemācāmies par šiem gamma staru izstarojošajiem melnajiem caurumiem," sacīja Grēns. "Varbūt šie melnie caurumi dzīvo masīvākās galaktikās, nekā mēs domājām."
Vairāk datu gan par gamma stariem, gan par gravitācijas objektīvu palīdzēs komandai uzlabot savu modeli un labāk interpretēt savas Visuma kartes. Kopš pētījuma noslēgšanas DES ir savācis sešas reizes vairāk informācijas par Visuma masas sadalījumu, un FERMI satelīts joprojām ir viens no daudzajiem teleskopiem, kas izseko gamma staru sprādzieniem. Tuvākajos gados vajadzētu sekot papildu pētījumam, kas parādīs vēl skaidrākus rezultātus, sacīja Gruens.
