Ovatko tutkijat tehneet ensimmäistä kertaa suoran havainnon pimeästä aineesta?
Niin sanotun pimeän aineen olemassaolo on ollut yksi tähtitieteen suurista mysteereistä lähes sadan vuoden ajan. Nyt Tokion yliopiston tutkijat ovat mahdollisesti tehneet läpimurron, joka voisi tarjota ensimmäistä suoraa näyttöä tästä salaperäisestä aineesta. Professori Tomonori Totanin johtama tutkimusryhmä on analysoinut keskiviikkona julkaistussa tutkimuksessa NASA:n Fermi-gamma-avaruusteleskoopin keräämää dataa ja uskoo havainneensa pimeän aineen tuottamia gammasäteitä.
Nykyarvion mukaan tähdet, planeetat, galaksit ja kaikki muu näkyvä muodostaa vain viitisen prosenttia maailmankaikkeudesta. Noin 25 prosenttia on pimeää ainetta. Loput noin 70 prosenttia on pimeää energiaa, joka on mahdollisesti ”vain” kaikkialle levittäytyvä energiakenttä.
Pimeän aineen olemassaolo voidaan päätellä vain epäsuorasti, sillä se ei vuorovaikuta valon kanssa, mikä tekee siitä näkymätöntä.
Pimeän aineen olemassaolo on päätelty sen vaikutuksesta näkyvään aineeseen, kuten galaksien liikkeisiin. Pimeän aineen uskotaan koostuvan heikosti vuorovaikuttavista massiivisista hiukkasista (WIMPs), jotka ovat raskaampia kuin protonit, mutta vuorovaikuttavat vain vähän muun aineen kanssa.
Totanin tutkimusryhmä havaitsi tutkimuksessa gammasäteitä, joiden fotonien energia oli 20 gigaelektronivolttia. Nämä säteet muodostivat halomaisen rakenteen, joka ulottui Linnunradan keskustaan. Havaitun gammasäteilyn spektri vastasi teoreettisesti ennustettua WIMP-hiukkasten tuhoutumisesta syntyvää säteilyä. Tämä havainto on merkittävä, sillä se saattaa olla ensimmäinen kerta, kun pimeän aineen vaikutus on havaittu suoraan.
Tutkimus on julkaistu Journal of Cosmology and Astroparticle Physics-lehdessä.
Tällaisia gammasäteilymittauksia ei voida tiedotteen mukaan helposti selittää muilla, yleisemmillä tähtitieteellisillä ilmiöillä tai gammasäteilyllä. Siksi Totani pitää tuloksia vahvana osoituksena pimeän aineen gammasäteilystä, jota on etsitty jo vuosia.
”Jos tämä pitää paikkansa, tietääkseni se merkitsisi ensimmäistä kertaa, kun ihmiskunta on ’nähnyt’ pimeää ainetta. Pimeä aine on uusi hiukkanen, jota ei sisälly nykyiseen hiukkasfysiikan standardimalliin. Tämä merkitsee merkittävää kehitysaskelta tähtitieteessä ja fysiikassa”, Totani sanoo tiedotteessa.
Totanin havainnot viittaavat siihen, että pimeä aine koostuu 500 kertaa protonia massiivisemmista alkeishiukkasista.
Vaikka Totani on varma havainnoistaan, tulokset on vahvistettava riippumattomilla analyyseillä. Tieteellinen yhteisö odottaa lisätodisteita siitä, että havaittu säteily todella johtuu pimeän aineen tuhoutumisesta eikä muista tähtitieteellisistä ilmiöistä. Esimerkiksi saman energian gammasäteiden havaitseminen muista pimeän aineen keskittymistä, kuten kääpiögalakseista, tukisi Totanin analyysiä.
Vaikka Totanin tutkimus on herättänyt suurta kiinnostusta, monet tutkijat kehottavat vielä varovaisuuteen tulosten tulkinnassa. Professori Justin Read Surreyn yliopistosta huomauttaa asiasta uutisoivassa The Guardianissa, että kääpiögalaksien signaalien puute voi viitata siihen, ettei Totanin havaitsema säteily ole peräisin pimeästä aineesta.
Professori Kinwah Wu University College Londonista puolestaan korostaa, että tarvitaan poikkeuksellisia todisteita näin merkittävälle väitteelle.