Има ли нови доказателства относно тъмната материя?

[scaner]

Ново изследване, публикувано от списание говори за интересни наблюдения, свързани с очаквано поведение на тъмната материя.

След близо 100 години учени може би са открили тъмна материя

Близо 100 години след като роденият в България швейцарски астроном Фриц Цвики предпага съществуването на тъмна материя, космическият телескоп "Ферми" на НАСА може би е предоставил първото пряко доказателство за нейното съществуване.

Загадъчната природа на тъмната материя

Тъмната материя съставлява приблизително 27% от Вселената, но досега бе невъзможно да се наблюдава директно, защото тя не взаимодейства с електромагнитното излъчване – нито абсорбира, нито отразява, нито излъчва светлина. Учените могат да я наблюдават само индиректно чрез гравитационните ѝ ефекти. Астрономите оттогава са изчислили, че всички големи галактики са вградени в огромни ореоли от тъмна материя, които се разширяват далеч отвъд границите на видимата материя в галактиките като ореоли на галактиките.

Съществува една възможност, която би довела до появата на светлина от тъмната материя. Ако частиците на тъмната материя се "анихилират", когато се срещнат и взаимодействат, подобно на това, което правят материята и нейният аналог антиматерия, тогава това би трябвало да произведе дъжд от частици, включително фотони от гама-лъчи, които, макар и невидими за нашите очи, биха могли да бъдат "видяни" от чувствителни космически гама-лъчеви телескопи. Една от предложените "самоанихилиращи се" частици, за които се предполага, че съставляват тъмната материя, са така наречените "слабо взаимодействащи масивни частици" или "WIMP" (Weakly Interacting Massive Particles).

Енергиен спектър на гама-лъчите на хало (точки от данни). Червените и сините линии представляват очаквания спектър на гама-лъчение, когато WIMP частиците анихилират, първоначално произвеждайки двойка дънни кварки (b) или двойка W бозони, и те съответстват добре на данните. Дънните кварки и W бозоните са известни елементарни частици, включени в стандартния модел на физиката на елементарните частици. Кредит: Tomonori Totani, The University of Tokyo

Откритието на уликите за анихилация на частици тъмна материя

Екип от изследователи, ръководен от професор Томонори Тотани (Tomonori Totani) от катедрата по астрономия в Токийския университет, с помощта на космическия апарат "Ферми" търси такива улики от гама-лъчи в регионите на Млечния път, където би трябвало да се събира тъмна материя, а именно в центъра на нашата галактика.

И Тотани смята, че най-накрая е открил такава сигнатура.

Професор Томонори Тотани открива гама-лъчи с енергия от 20 GeV (или 20 милиарда електронволта, изключително голямо количество енергия), образуващи структура, подобна на ореол, към центъра на Млечния път.

"Открихме гама-лъчи с фотонна енергия от 20 гигаелектронволта, простиращи се в ореоподобна структура към центъра на галактиката Млечен път. Гама-лъчевият компонент съвпада много добре с формата, очаквана от ореол от тъмна материя", каза Тотани.

Честотата на анихилация на WIMP, оценена от измерения интензитет на гама-лъчите, също попада в диапазона на теоретичните прогнози.

Карта на интензитета на гама-лъчите на халото, изключваща компоненти, различни от ореола, обхващаща приблизително 100 градуса в посока към галактическия център. Хоризонталната сива лента в централната област съответства на областта на галактическата равнина, която е изключена от анализа, за да се избегне силно астрофизично излъчване. Кредит: Tomonori Totani, The University of Tokyo

Наблюдаваният енергиен спектър е в съответствие с радиацията, предсказана от анихилацията на хипотетичните WIMP частици с маса приблизително 500 пъти по-голяма от тази на протона. 

Важно е да се отбележи, че тези измервания на гама-лъчи не се обясняват лесно с други, по-често срещани астрономически явления или гама-лъчеви емисии. Следователно, Тотани счита тези данни за силен индикатор за гама-лъчева емисия от тъмна материя, която се търси от много години.

Следващи стъпки и научна проверка

Въпреки че Тотани е уверен, че измерванията му откриват частици тъмна материя, резултатите трябва да бъдат проверени от независими изследователи. Допълнителни доказателства биха могли да дойдат от откриването на подобни гама-лъчи в галактиките джуджета в ореола на Млечния път.

"Ако това се потвърди, доколкото знам, това ще означава, че човечеството е "видяло" тъмната материя за първи път. И ще се окаже, че тъмната материя е нова частица, която не е включена в настоящия Стандартен модел на физиката на елементарните частици", заявява проф. Тотани.

Справка: Tomonori Totani, "20 GeV halo-like excess of the Galactic diffuse emission and implications for dark matter annihilation," Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (IOPscience): November 26, 2025, doi: 10.1088/1475-7516/2025/11/080.

Източници: 

Scientists may have finally 'seen' dark matter for the 1st time, space.com

After nearly 100 years, scientists may have detected dark matter, The University of Tokyo