„Kai Fermi kosminis teleskopas nukreipė žvilgsnį į galaktikos centrą, jis užfiksavo per daug gama spindulių, – teigia Vokietijos Leibnico astrofizikos instituto Potsdame ir Estijos Tartu universiteto tyrėjas Mooritsas Mihkelas Muru. – Yra keletas teorijų, paaiškinančių, kas galėtų sukelti šį perteklių, tačiau kol kas niekas neturi galutinio atsakymo.“
Anksčiau mokslininkai kėlė versiją, kad švytėjimas gali būti susijęs su tamsiosios materijos dalelių susidūrimais ir sunaikinimu. Tačiau signalo plokščia forma neatitiko sferinių halų, numatytų daugumoje tamsiosios materijos modelių. Dėl šio neatitikimo daugelis mokslininkų palankiai vertino alternatyvų paaiškinimą, susijusį su milisekundiniais pulsarais – senovinėmis, greitai besisukančiomis neutroninėmis žvaigždėmis, kurios skleidžia gama spindulius.
Dabar, spalio 16 d. žurnale „Physical Review Letters“ paskelbtas M. M. Muru vadovaujamas tyrimas kelia abejonių dėl ilgametės prielaidos apie tamsiosios materijos formą. Naudodami pažangias Paukščių Tako simuliacijas, M. M. Muru ir jo kolegos nustatė, kad tamsiosios materijos netoli galaktikos centro forma nėra visiškai apvali, bet suplota – kaip ir stebimas gama spindulių signalas.
Nuolatinė kosminė mįslė
Gama spinduliai yra daugiausiai energijos turinti šviesos forma. Jie Visatoje dažnai susidaro ekstremaliomis sąlygomis – pavyzdžiui, per smarkius žvaigždžių sprogimus ar iš materijos sūkurio aplink juodąsias skyles. Tačiau net ir atsižvelgdami į žinomus šaltinius, astronomai nuolat pastebi nepaaiškinamą švytėjimą, sklindantį iš Paukščių Tako centro.
Vienas iš siūlomų paaiškinimų yra tas, kad spinduliuotė kyla iš tamsiosios materijos – nematomos medžiagos, sudarančios didžiąją dalį Visatos masės. Kai kurie modeliai rodo, kad tamsiosios materijos dalelės kartais gali susidurti, paverčiant dalį savo masės gama spindulių pliūpsniais.
„Kadangi nėra tiesioginių tamsiosios materijos matavimų, mes apie ją žinome nedaug, – sako M. M. Muru. – Viena teorija teigia, kad tamsiosios materijos dalelės gali sąveikauti tarpusavyje ir sunaikinti viena kitą. Kai dvi dalelės susiduria, jos išskiria energiją kaip didelės energijos spinduliuotę.“
Tačiau ši teorija prarado populiarumą – kai suplota, disko formos gama spindulių forma neatitiko hipotetinės tamsiosios materijos halų formos, kuri, kaip manoma, yra sferinė.
Tamsos materijos formos persvarstymas
M. M. Muru ir jo kolegos nusprendė persvarstyti pagrindinę prielaidą, kad tamsos materija vidinėje galaktikoje turi būti sferinė. Naudodami aukštos raiškos kompiuterines simuliacijas, žinomas kaip HESTIA rinkinys, kuris atkuria Paukščių Tako tipo galaktikas realistiškoje kosminėje aplinkoje, komanda tyrė, kaip tamsos materija elgiasi netoli galaktikos centro.
Jie nustatė, kad praeities susijungimai ir gravitacinės sąveikos gali iškreipti tamsiosios materijos pasiskirstymą, išlyginant ją į ovalo ar dėžės formą – panašiai kaip centrinis žvaigždžių telkinys, matomas mūsų galaktikos centre.
„Svarbiausias mūsų rezultatas buvo tai, kad parodėme, jog priežastis, dėl kurios tamsiosios materijos interpretacija buvo atmesta, kilo iš paprastos prielaidos, – aiškina M. M. Muru. – Mes nustatėme, kad tamsiosios materijos centras nėra sferinis – jis yra suplotas. Tai leidžia mums priartėti prie tamsiosios materijos tikrosios prigimties atskleidimo, naudojant užuominas, gaunamas iš mūsų galaktikos centro.“
Šis patikslintas vaizdas reiškia, kad tamsiosios materijos anihiliacijos metu susidarančių gama spindulių modelis gali natūraliai atrodyti labai panašus į tai, ką stebi astronomai. Kitaip tariant, tamsiosios materijos paaiškinimas galėjo būti nepakankamai įvertintas tiesiog dėl to, kad mokslininkai naudojo neteisingą formą.
Kas bus toliau
Nors nauji atradimai sustiprina prielaidą, kad tamsi medžiaga yra gama spindulių signalo šaltinis, jie neužbaigia diskusijų. Norėdami atskirti tamsią medžiagą nuo pulsarų, astronomai turi atlikti tikslesnius stebėjimus.
„Aiškiu įrodymu, kad tai yra žvaigždžių reiškinys, būtų pakankamo skaičiaus pulsarų, kurie paaiškintų gama spindulių švytėjimą, atradimas, – pasakoja M. M. Muru. – Jau kuriami nauji teleskopai su didesne skiriamąja geba, kurie galėtų padėti išspręsti šį klausimą.“
Jei būsimi prietaisai _ tokie kaip „Kvadratinio kilometro masyvas“ (angl. Square Kilometre Array, SKA) ir Čerenkovo teleskopo masyvas (angl. Cherenkov Telescope Array, CTA), atskleistų daug mažų, taškinių šaltinių galaktikos centre, tai patvirtintų pulsarų paaiškinimą. Jei, priešingai, spinduliuotė išliktų lygi ir išsklaidyta, tamsiosios materijos scenarijus įgytų daugiau palaikymo.
„Įkalčiu“ tamsiajai medžiagai būtų signalas, kuris tiksliai atitiktų teorinius prognozavimus, – pažymi M. M. Muru ir priduria, kad tokiam patvirtinimui reikės tiek patobulintų modelių, tiek geresnių teleskopų. – Net prieš pradedant naujos kartos stebėjimus, mūsų modeliai ir prognozės nuolat tobulėja. Viena iš ateities perspektyvų – rasti kitas vietas, kuriose galėtume išbandyti savo teorijas, pavyzdžiui, artimų nykštukinių galaktikų centrinės sritys.“
Gamybos spindulių perteklius yra paslaptis, kuri bandoma išsiaiškinti jau daugiau nei 10 metų, o kiekvienas naujas tyrimas prideda dar vieną dėlionės dalį. Nesvarbu, ar švytėjimas kyla iš tamsiosios materijos, pulsarų ar kažko visiškai netikėto, M. M. Muru rezultatai parodo, kad pačios galaktikos struktūra gali turėti svarbių užuominų. Keisdami mūsų supratimą apie Paukščių Tako tamsųjį branduolį, mokslininkai vis labiau priartėja prie atsakymo į vieną iš giliausių šiuolaikinės astrofizikos klausimų – kas iš tiesų yra tamsi materija, rašo „Live Science“.