2015.08.21. - Sötét anyagra utalhat az új törpegalaxis gammasugárzása

A Tejútrendszer nemrégiben felfedezett törpegalaxis-kísérőjének irányából detektált gammasugárzás első nem gravitációs jelként a kicsiny objektumban rejtőzködő sötét anyagra utalhat.

A Reticulum 2 törpegalaxis felfedezését - több társával együtt - 2015 márciusában jelentették be a Dark Energy Survey (DES) projekt kutatói. Körülbelül 98 ezer fényéves távolságával a Reticulum 2 az egyik legközelebbi ismert törpegalaxis. A NASA Fermi gammatávcsövének publikus adatai alapján Alex Geringer-Sameth és Matthew Walker (Carnegie Mellon University), valamint Savvas Koushiappas (Brown University) a galaxis irányából a várható háttérsugárzás szintjét meghaladó intenzitású gammasugárzást detektáltak. Geringer-Sameth szerint a törpegalaxisokban nem ismerünk "szokásos" gammasugárzó forrásokat, ezért a jel a sötét anyag jelenlétére utalhat. Koushiappas magyarázata szerint a törpegalaxisoktól származó - eddig még soha nem detektált - gammasugárzás a sötét anyag létezésének egyik erős bizonyítéka lenne, így felfedezésük elsőként támaszthatja alá a titokzatos szubsztancia létezését az eddigiektől eltérő módon. A kutatók persze felhívják a figyelmet arra, hogy bár az előzetes eredmények reményt keltőek, még további vizsgálatok szükségesek, hogy biztosak lehessünk a sugárzás és a sötét anyag kapcsolatában.

A Reticulum 2 törpegalaxis a Dark Energy Survey (DES) felvételén. A nagyon elnyúlt objektum hossza mindössze 200 fényév.
[Sergey E. Koposov és mtsai/Dark Energy Survey]

Egyelőre szinte semmit nem tudunk a sötét anyagról, az tűnik csak biztosnak, hogy az univerzum anyagának mintegy 80 százaléka ilyen. Létezéséről a közönséges anyagra gyakorolt gravitációs hatása alapján van tudomásunk. Segítségével magyarázható a galaxisok és a galaxishalmazok rotációs görbéinek lefutása, illetve a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzásban megfigyelhető fluktuációk. Walker szerint a gravitációs hatása csak nagyon keveset árul el a sötét anyagról, az új eredmény azonban azt jelzi, hogy talán részecskeként viselkedik.

A sötét anyagra vonatkozó vezető elmélet szerint annak részecskéi a WIMP-ek (Weakly Interacting Massive Particles, gyengén kölcsönható nagy tömegű részecskék). Ha két ilyen részecske találkozik, akkor gammasugárzást eredményezve annihilálódnak (szétsugárzódnak). Ha valóban ez a helyzet, akkor intenzív gammasugárzást várhatunk azon térrészek irányából, amelyekről úgy gondoljuk, hogy ott sok WIMP található, ilyenek például a galaxisok sűrű centrumai. A gond az, hogy a nagy energiájú sugárzásnak sok egyéb forrása is van, például a pulzárok vagy a fekete lyukak környezete, így nagyon nehéz a keresett komponenst a háttértől elválasztani. Ezért fontosak a törpegalaxisok a sötét anyag részecskéje utáni vadászatban. Úgy gondoljuk ugyanis, hogy azok nagyon "tiszta és csendes" rendszerek, nincsenek bennük gammasugárzást produkáló egyéb források, így az irányukból detektált sugárzás csak a sötét anyagtól származhat.

Az elmúlt néhány évben Geringer-Sameth, Koushiappas és Walker kifejlesztették a sötét anyag részecskéinek annihilációja által okozott gyenge gammasugárzás detektálására alkalmas eljárást. A Reticulum 2 felfedezése után Geringer-Sameth megvizsgálta az égbolt adott területét a törpegalaxis irányából érkező gammasugárzás után kutatva, de mérte a szomszédos területeket is, hogy meg tudja állapítani a hátteret. Azt találta, hogy a Reticulum 2 irányában egyértelműen magasabb az intenzitás annál, mint ami a normál háttérfolyamatok eredményeként várható. A többletet pedig jelenleg nem tudjuk egyéb módon magyarázni, csak a sötét anyaggal. A további vizsgálatok persze feltárhatnak olyan rejtőzködő forrásokat, amelyek szintén gammasugárzást bocsátanak ki, a kutatók azonban bizakodóak. Walker szerint az, hogy ugyanabban az irányban sötét anyag és gammasugárzás is van, optimizmusra adhat okot.

A nemrégen felfedezett Reticulum 2 nevű törpegalaxis irányából gammasugárzást detektáltak amerikai kutatók, az ábra az intenzitás eloszlását mutatja. Bár a sugárzás forrása még nem teljesen biztos, valószínű, hogy a törpegalaxisban rejtőzködő sötét anyag okozza.
[NASA/DOE/Fermi-LAT Collaboration/Geringer-Sameth & Walker/Carnegie Mellon University/Koushiappas/Brown University]

Az eredményeket részletező szakcikk a Physical Review Letters c. folyóiratban jelent meg.

Forrás:

• ScienceDaily 2015.08.19.