Un posibil moment istoric în astronomie: un halou de raze gamma ar putea fi primul indiciu direct al materiei întunecate

De aproape un secol, materia întunecată rămâne una dintre cele mai mari enigme ale universului. Știm că există doar prin efectele gravitaționale pe care le are asupra galaxiilor, dar n-am reușit niciodată s-o „vedem” în mod direct. Un nou studiu semnat de profesorul Tomonori Totani de la Universitatea din Tokyo sugerează însă că acest moment ar putea fi mai aproape ca oricând. Un halou de raze gamma observat în apropierea centrului Căii Lactee se potrivește aproape perfect cu semnătura teoretică a particulelor de materie întunecată care se anihilează reciproc.

Analiza folosește date culese de telescopul spațial Fermi, care monitorizează în mod constant Universul în domeniul undelor gamma. Dacă rezultatele se confirmă, ar fi pentru prima dată când omenirea surprinde o manifestare directă, observabilă, a materiei invizibile care constituie aproximativ 85% din toată masa Universului.

Haloul de raze gamma care nu are o explicație convențională

Observațiile lui Totani au identificat un exces de raze gamma cu energii în jur de 20 gigaelectronvolți, organizate într-o structură sferică difuză în jurul centrului galactic. Această formă nu seamănă cu distribuțiile obișnuite ale razelor gamma generate de fenomene clasice precum supernove, pulsari, jeturi astrofizice sau interacțiuni ale razelor cosmice cu praful interstelar.

Distribuția radiației observate reproduce însă foarte bine forma haloului de materie întunecată prezis de modelele actuale de cosmologie: o concentrație maximă către centrul galaxiei, care se estompează treptat către exterior.

Cerere de căsătorie surpriză la „Mireasa”. Un cuplu contestat s-a logodit, după câteva săptămâni de relație: „Promit că o să încerc să te fac fericit”

Horoscop 5 decembrie 2025. O zodie primește o nouă șansă, norocul e de partea ei

În plus, energiile detectate – mult mai ridicate decât cele identificate în alte anomalii anterioare – sunt compatibile cu un tip de particule teoretice numite WIMP-uri (weakly interacting massive particles). Acestea ar avea o masă de aproximativ 500 de ori mai mare decât cea a protonului, dar ar interacționa extrem de slab cu materia obișnuită, fiind astfel invizibile pentru instrumentele standard.

Potrivit lui Totani, dacă aceste particule se ciocnesc, ele se anihilează, eliberând un flux de energie ce include raze gamma. Iar exact acest tipar pare să fi fost surprins acum.

Un posibil pas înainte pentru modelul particulelor WIMP

Conceptul de WIMP domină de zeci de ani teoriile despre materia întunecată, însă toate încercările de detectare directă au eșuat până acum. Fie particulele nu există, fie detectoarele construite nu sunt suficient de sensibile pentru a le observa.

Observațiile telescopului Fermi sugerează că problema ar putea fi legată de masă: modelele ar fi subestimat masa reală a particulelor, iar WIMP-urile ar fi mult mai grele decât se credea inițial.

Totani subliniază că excesul de raze gamma nu poate fi explicat prin surse stelare cunoscute și că distribuția acestuia este complet diferită de cea observată într-un alt semnal similar detectat în trecut, care ulterior a fost atribuit pulsarilor.

Acest lucru întărește ipoteza că avem în față un fenomen distinct – unul posibil legat de materie întunecată.

Un rezultat spectaculos, dar care cere confirmare

Deși descoperirea a stârnit un val de entuziasm în comunitatea științifică, mulți cercetători privesc cu prudență concluziile lui Totani. Motivul principal: lucrarea este semnată de un singur autor, fapt rar în domeniul astrofizicii moderne, unde majoritatea studiilor implică echipe numeroase.

Totani nu este însă străin de ipoteze curajoase. El a mai propus recent că unele rafale rapide de unde radio ar proveni din „cutremure stelare” produse pe suprafața magnetarilor – o teorie care a atras de asemenea atenție în lume.

În cazul razelor gamma, următorii pași sunt clari:
– căutarea unor semnale similare în alte regiuni bogate în materie întunecată;
– analizarea datelor dincolo de centrul galactic, pentru a vedea dacă tiparul se repetă;
– testarea ipotezei în acceleratoare de particule, unde semnătura WIMP-urilor ar putea apărea în mod indirect.

Totani însuși recunoaște că aceste particule ar putea reprezenta doar o parte a materiei întunecate, ceea ce ar complica și mai mult imaginea generală.

Un semnal care ar putea rescrie manualele de fizică

Dacă interpretarea lui Totani se dovedește corectă, consecințele sunt uriașe. Ar fi prima dovadă directă a existenței particulelor care alcătuiesc materia întunecată și o confirmare a faptului că Universul este profund modelat de componente pe care nu le putem percepe în mod direct.

Mai mult, descoperirea ar implica existența unei particule noi, dincolo de Modelul Standard al fizicii – teoria fundamentală care descrie lumea particulelor elementare. Într-o singură mișcare, astrofizica, cosmologia și fizica particulelor ar primi o direcție nouă de cercetare.

Deocamdată nu știm sigur dacă haloul de raze gamma este „chipul” materiei întunecate. Dar, odată cu aceste date, vânătoarea celei mai misterioase substanțe din cosmos pare mai aproape de un răspuns decât a fost vreodată în ultimele generații.