Objev temné hmoty pomocí gama teleskopu Fermi
Na počátku 30. let 20. století si švýcarský astronom Fritz Zwicky všiml, že galaxie ve vesmíru se pohybují příliš rychle, než aby je mohla udržet viditelná hmota. Navrhl existenci jakéhosi neviditelného „rámu“ – temné hmoty. O téměř století později mohou data z gama teleskopu Fermi potvrdit tuto hypotézu.
Temná hmota neinteraguje s elektromagnetickým zářením: neabsorbuje, neodráží ani nevydává světlo, a proto ji nelze pozorovat přímo. Dosud mohli vědci studovat temnou hmotu pouze nepřímo, na základě gravitačního vlivu na viditelnou hmotu. Mnoho vědců předpokládá, že temná hmota se skládá z takzvaných slabě interagujících masivních částic (WIMPy). Tyto částice jsou těžší než protony, ale velmi slabě interagují s běžnou hmotou. Teoreticky, když dojde k srážce dvou WIMP částic, měly by se anihilovat a uvolnit jiné částice, včetně gama fotonů – částic světla s velmi vysokou energií.
Astronom Tomonori Totani z Tokijské univerzity, využívající data z teleskopu Fermi, oznámil objev gama paprsků, které odpovídají předpovědím o anihilaci WIMP částic. „Objevili jsme gama paprsky s energií fotonů 20 gigaelektronvoltů (GeV), pocházející z oblasti, která připomíná halo, směrem k centru naší galaxie. Charakter záření gama paprsků velmi dobře odpovídá tvaru, jaký se očekává od haly temné hmoty,“ uvedl Totani.
Pozorovaný energetický spektrum – rozložení intenzity gama záření podle energií – odpovídá spektru předpovězenému pro anihilaci hypotetických WIMP částic s hmotností přibližně 500krát větší než hmotnost protonu. Frekvence anihilace, odhadovaná na základě naměřené intenzity gama paprsků, se také pohybuje v rámci teoretických předpovědí. V této observaci je důležité, že tato data jsou těžko vysvětlitelná jinými známými astronomickými jevy nebo zdroji gama záření.
Totani považuje tato data za silný ukazatel existence gama záření od temné hmoty, jejíž hledání trvá mnoho let. „Pokud se tento závěr potvrdí, pak, co vím, to bude poprvé, co lidstvo ‚vidělo‘ temnou hmotu. A ukáže se, že temná hmota je nová částice, která není zahrnuta v současném standardním modelu fyziky částic. To bude důležité událost v astronomii a fyzice,“ prohlásil Totani.
Navzdory přesvědčení Totaniho, jeho výsledky potřebují nezávislé ověření od dalších vědců. I po potvrzení bude třeba dokázat, že záření je skutečně výsledkem anihilace temné hmoty, a nepochází z jiného astronomického jevu. Dalším potvrzením by bylo zjištění gama záření stejné energie z jiných oblastí s vysokou koncentrací temné hmoty, například z trpasličích galaxií v halu Mléčné dráhy. Totani doufá, že další sběr dat umožní získat přesvědčivější důkazy existence temné hmoty.
