Μετά από σχεδόν έναν αιώνα έρευνας και αβεβαιότητας, οι επιστήμονες φαίνεται ότι πλησιάζουν στη σημαντική επιβεβαίωση της ύπαρξης της πιο μυστηριώδους ουσίας του Σύμπαντος: της Σκοτεινής Ύλης.
Μια νέα ανάλυση δεδομένων από το Fermi Gamma-ray Space Telescope της NASA έχει αποκαλύψει ένα σήμα υψηλής ενέργειας που ευθυγραμμίζεται εντυπωσιακά με τα θεωρητικά μοντέλα που προβλέπουν την αλληλεπίδραση των σωματιδίων που συνθέτουν τη Σκοτεινή Ύλη. Εάν τα αποτελέσματα αυτά επιβεβαιωθούν, θα πρόκειται για την πρώτη άμεση παρατηρησιακή ένδειξη αυτής της αόρατης κοσμικής δομής, σηματοδοτώντας μια νέα εποχή για την αστροφυσική.
Η εξέλιξη αυτή έχει τις ρίζες της στη δεκαετία του 1930, όταν ο ελβετός αστρονόμος Fritz Zwicky παρατήρησε τις εξαιρετικές ταχύτητες κίνησης των γαλαξιών σε συγκεκριμένα σμήνη, τα οποία δεν μπορούσαν να εξηγηθούν μόνο από την ορατή μάζα των άστρων. Για να παραμείνουν δεμένοι σ’ αυτά τα σμήνη, θα έπρεπε να υπάρχει ένα επιπλέον “συστατικό” που να ασκεί ισχυρή βαρύτητα, χωρίς να εκπέμπει φως. Έτσι, γεννήθηκε η έννοια της Σκοτεινής Ύλης, που αποτελεί τον αόρατο σκελετό που συγκρατεί τις τεράστιες δομές των γαλαξιών.
Η σημαντική αυτή ανακάλυψη προήλθε από τη έρευνα του Tomonori Totani από το University of Tokyo. Ο Totani, μελετώντας ανανεωμένα δεδομένα του Fermi Telescope, ανακάλυψε έναν “δακτύλιο” ακτίνων γάμα εξαιρετικά υψηλής ενέργειας, στα 20 gigaelectronvolts. Η κατανομή φωτεινότητας και το σχήμα της ακτινοβολίας παραπέμπουν σε ένα φωτοστέφανο Σκοτεινής Ύλης, σύμφωνα με τις προβλέψεις δεκαετιών.
Το θεμελιώδες αυτό εύρημα συνδέεται στενά με τα WIMPs (weakly interacting massive particles), μια υποθετική κατηγορία σωματιδίων που θα μπορούσαν να αποτελούν τη Σκοτεινή Ύλη. Σύμφωνα με τη θεωρία, όταν δύο WIMPs συγκρούονται, δημιουργούνται υψηλής ενέργειας φωτόνια γάμα. Οι αστρονόμοι παρακολουθούν εδώ και χρόνια περιοχές όπου αναμένονταν συγκεντρώσεις Σκοτεινής Ύλης, με το κέντρο του γαλαξία μας να είναι το πιο χαρακτηριστικό σημείο για αναγνώριση αυτής της ακτινοβολίας.
Τα δεδομένα του Fermi δείχνουν μια εντυπωσιακή ενεργειακή σφραγίδα που αντιστοιχεί σε WIMPs περίπου 500 φορές βαρύτερα από το πρωτόνιο. Μάλιστα, η συχνότητα πιθανών συγκρούσεων που προκύπτει από την ένταση της ακτινοβολίας είναι σύμφωνη με τις θεωρητικές αναλογίες. Τούτο καθιστά το μοτίβο του σήματος δύσκολο να ερμηνευθεί από γνωστές αστροφυσικές διαδικασίες, οδηγώντας πολλούς ερευνητές να το θεωρούν τη σοβαρότερη ένδειξη Σκοτεινής Ύλης μέχρι σήμερα.
Ο Totani τονίζει ότι το σήμα δεν μπορεί να αποδοθεί σε γνωστούς υπόπτους όπως εκρήξεις άστρων ή pulsars, αλλά η γεωμετρία του “φωτοστέφανου” και η σταθερότητα του ενεργειακού φάσματος ενδυναμώνουν τη σημασία του ευρήματος. Όπως επισημαίνει, εάν οι παρατηρήσεις επιβεβαιωθούν, θα σηματοδοτήσουν την πρώτη φορά που η ανθρωπότητα “βλέπει” τη Σκοτεινή Ύλη, ανοίγοντας νέους ορίζοντες για την κατανόηση του Σύμπαντος.
Αξιοσημείωτο είναι ότι οι υποθετικές αυτές σωματιδιακές μορφές δεν περιλαμβάνονται στο καθιερωμένο πρότυπο σωματιδιακής φυσικής. Αυτό σημαίνει ότι η αναDiscovery δεν απλώς θα επιβεβαιώσει μια αιώνια κοσμική θεωρία, αλλά θα αναγκάσει τους ερευνητές να επαναξιολογήσουν τα θεμελιώδη μοντέλα τους. Η πιθανή αναγνώριση της Σκοτεινής Ύλης θα μπορούσε να είναι η μεγαλύτερη θεωρητική ανατροπή από την ανακάλυψη των νετρίνων.
Παρά την ενθουσιασμό, η επιστημονική κοινότητα παραμένει επιφυλακτική. Η διαδικασία επαλήθευσης είναι ζωτικής σημασίας: άλλες ερευνητικές ομάδες θα χρειαστεί να αναλύσουν τα ίδια δεδομένα ανεξάρτητα, να αποκλείσουν πιθανές εναλλακτικές ερμηνείες, και να επιβεβαιώσουν ότι το σήμα δεν προέρχεται από άγνωστο αστροφυσικό μηχανισμό. Ο Totani υπογραμμίζει ότι η παρατήρηση ενός δεύτερου, εξίσου καθαρού σήματος από άλλες περιοχές πλούσιες σε Σκοτεινή Ύλη θα προσέφερε ισχυρότερα πειστήρια.
Το Fermi Telescope συνεχίζει τη συλλογή δεδομένων με τους επόμενους μήνες να είναι κρίσιμοι για την επιστήμη. Εάν τα νέα ευρήματα επιβεβαιώσουν ότι το φωτεινό φωτοστέφανο των 20 GeV προέρχεται από την αλληλοεξόντωση των WIMPs, τότε θα μιλάμε για μία από τις πιο σημαντικές ανακαλύψεις στη σύγχρονη επιστήμη.
