Jak wykryć obłoczki ciemnej materii?

Już od kilku lat wiadomo, że ciemna materia tworzy gigantyczne, galaktycznych rozmiarów skupiska. Teraz zespół japońskich astrofizyków ogłosił, że owa tajemnicza substancja tworzy również niewielkie zgęszczenia wszechobecne w Galaktyce. Uczeni wiedzą też, jak je wykryć.

Ciemna materia to nieco myląca nazwa. Ta tajemnicza substancja, której jest we Wszechświecie około 4 razy więcej niż znanej nam z codziennego doświadczenia zwykłej, tzw. barionowej materii, nie oddziałuje z fotonami. Ciemna materia jest więc nie tyle ciemna, co doskonale przeźroczysta.

Mimo to, w 2006 r. udało się pośrednio "sfotografować" ogromne halo tej egzotycznej substancji rozpościerające się wokół dwóch zderzających się gromad galaktyk znanych jako Gromada Pocisk (ang. Bullet Cluster). Było to możliwe dzięki zjawisku soczewkowania grawitacyjnego, czyli zakrzywiania promieni świetlnych przez silne pole grawitacyjne. Bowiem choć niewidzialna, ciemna materia posiada masę. Jej skupisko zadziałało jak soczewka skupiająca światło dalszych galaktyk na tyle silnie, że możliwe było określenie jego rozmiarów, kształtu i masy.

Zebrane wyniki przedstawia zdjęcie u góry artykułu. Na niebiesko przedstawiono halo (czy raczej 2 hala) ciemnej materii. Na różowo pokolorowano źródła promieniowania rentgenowskiego - rozgrzaną materię barionową. To najmocniejszy jak dotąd obserwacyjny dowód istnienia ciemnej materii.

"No dobrze." - można stwierdzić - "Istnieją wielkie obłoki pewnej niewidzialnej, egzotycznej substancji. Ale czy to jedyny sposób jej wykrywania? No i z czego się ona właściwie składa?". Jeśli rację ma pewien zespół japońskich astrofizyków, być może wkrótce uda się udzielić częściowych odpowiedzi na oba powyższe pytania.

Zważono neutrino za pomocą... Wszechświata

Naukowcy założyli, że ciemna materia składa się z tzw. neutralin. Neutralino (nie mylić z neutrinem) to dziwny kwantowy zlepek kilku hipotetycznych cząstek przewidywanych przez tzw. modele supersymetryczne fizyki cząstek elementarnych. Japońscy uczeni stworzyli komputerowy model ewolucji Wszechświata wypełnionego taką neutralinową ciemną materią. Następnie przeprowadzili symulacje, z których wynika, że w naszej Galaktyce powinno znajdować się mnóstwo niewielkich, bo "zaledwie" o rozmiarach Układu Słonecznego, zagęszczeń ciemnej materii.

Takie "mikrohalo" byłoby oczywiście za małe, aby powodować zauważalne ugięcie promieni świetlnych. Astrofizycy z Kraju Kwitnącej Wiśni twierdzą jednak, że w jego centrum co chwila dochodziłoby do wzajemnej anihilacji zderzających się neutralin, czemu towarzyszyłaby emisja promieniowania gamma. Takie zjawisko powinno być zauważalne już dla wystrzelonego dwa lata temu Kosmicznego Teleskopu Fermi.

Jeśli okaże się, że japońscy astrofizycy mają rację, to nie dość, że wreszcie dowiemy się, z czego składa się 80% materii Wszechświata, to jeszcze znacząco poszerzymy i pogłębimy współczesną fizykę cząstek elementarnych.

Źródło: New Scientist