Ανιχνεύθηκε σκοτεινή ύλη στο κέντρο του Γαλαξία;

Σε μια πρόσφατη έρευνα αστρονόμων του Ευρωπαϊκού Νότιου Παρατηρητηρίου (ESO) στη Χιλή, - που θα δημοσιευθεί στο επιστημονικό περιοδικό «The Astrophysical Journal» -, επιχειρήθηκε η έμμεση ανίχνευση της σκοτεινής ύλης που βρίσκεται στη γειτονιά του Ήλιου.
Χαρτογραφώντας τις κινήσεις 400 άστρων σε απόσταση μέχρι 13.000 έτη φωτός από τη Γη κατόρθωσαν να υπολογίσουν την μάζα που περιέχεται στη γειτονιά του Ήλιου, καταλήγοντας στο συμπέρασμα ότι τελικά εκεί δεν περιέχεται καθόλου σκοτεινή ύλη όπως αναμενόταν (διαβάστε σχετικά ΕΔΩ) 

Μπορεί το αποτέλεσμα της παραπάνω έρευνας να είχε αρνητικά αποτελέσματα, όμως μια άλλη μελέτη που έγινε από τον Christoph Weniger από το ινστιτούτο φυσικής Max-Planck, μιλάει για την έμμεση ανίχνευση σκοτεινής ύλης σε κοσμικές ακτίνες από το διαστημικό τηλεσκόπιο ακτίνων γ Fermi.

Η έρευνα σωματιδίων σκοτεινής ύλης – χωρίς να γνωρίζουμε ακριβώς τις ιδιότητές της - σε κοσμικές ακτίνες είναι ένα σισύφειο έργο.

Μέχρι σήμερα δεν υπήρξε κάποια ξεκάθαρη ανακοίνωση που σε στέρεη βάση να αποδεικνύει την ανακάλυψη σωματιδίων σκοτεινής ύλης. Επιπλέον υπάρχει η αίσθηση ότι η ανακάλυψη σκοτεινής ύλης σε πειράματα κοσμικών ακτίνων είναι αδύνατη.
H εξαίρεση στον κανόνα αυτό αποτελεί το γεγονός ότι σύμφωνα με θεωρητικά μοντέλα η σκοτεινή ύλη μπορεί να παράγει μια μονοχρωματική γραμμή φωτονίων. Γνωρίζουμε ότι τα περισσότερα κοσμικά φαινόμενα παράγουν ένα συνεχές φάσμα φωτονίων. Από την άλλη πλευρά, μια γραμμή ακτίνων γάμα μπορεί εύκολα να παραχθεί από την εξαΰλωση σωματιδίων σκοτεινής ύλης (Weakly Interacting Massive Particles – WIMPs) στο γαλαξιακό κέντρο.
Εάν δύο σωματίδια της σκοτεινής ύλης συγκρουστούν και εξαϋλωθούν σε δυο φωτόνια (ή σε 1 φωτόνιο συν 1 άλλο ουδέτερο σωματίδιο) η διατήρηση της ορμής συνεπάγεται ότι η ενέργεια των εξερχόμενων φωτονίων πρέπει να είναι ίση με τη μάζα σκοτεινής ύλης.
Συνεπώς, μια παρατήρηση μονοχρωματικών φωτονίων από το κέντρο του γαλαξία θα μπορούσε να θεωρηθεί ως ένα σημάδι σκοτεινής ύλης, που επιπλέον θα μπορούσε να μας δώσει μια εκτίμηση της μάζας του σωματιδίου σκοτεινής ύλης.
Εντάξει η σκοτεινή ύλη είναι ... ...σκοτεινή, και δεν μετατρέπεται άμεσα σε φωτόνια, αλλά μάλλον απαιτείται μια πιο περίπλοκη διαδικασία. Υπάρχουν κάποια θεωρητικά μοντέλα στα οποία η εξαΰλωση των σωματιδίων σκοτεινής ύλης μπορεί να παράξει μονοχρωματικά φωτόνια που μπορούν να παρατηρηθούν.

Η ανάλυση του Christoph Weniger στα δεδομένα του διαστημικού τηλεσκοπίου ακτίνων γ Fermi, που συλλέχθηκαν κατά τη διάρκεια των τελευταίων 4 ετών, δείχνει την ύπαρξη πενήντα μονοχρωματικών φωτονίων με ενέργεια περίπου 130 GeV.
Αυτό θα αντιστοιχούσε σε σωματίδια σκοτεινής ύλης με μάζα 130 ± 2 GeV που εξαϋλώνονται προς 2 φωτόνια (ή με μάζα περίπου 145 GeV που μετατρέπνται ένα φωτόνιο ή ένα Z μποζόνιο, ή ~ 155 GeV, προς φωτόνιο + σωματίδιο Higgs). Η καλύτερη προσαρμογή των πειραματικών δεδομένων δίνει για την ενεργό διατομή της παραπάνω διαδικασίας μια τυπική τιμή ενεργού διατομής ασθενούς αλληλεπίδρασης .

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η ανάλυση δεν έγινε από την ομάδα του διαστημικού τηλεσκοπίου Fermi, αλλά από έναν ανεξάρτητο ερευνητή.
Στην πραγματικότητα, στην επίσημη μελέτη της ομάδας Fermi δεν βρέθηκε η γραμμή των ακτίνων γ - αλλά όταν έγινε η ανάλυση διέθεταν λιγότερα δεδομένα και χρησιμοποίησαν διαφορετική στατιστική ανάλυση.
Σε αντίθεση με τα πειράματα στη σωματιδιακή φυσική, τα δεδομένα που συλλέγονται από τα πειράματα αστροφυσικής είναι συχνά διαθέσιμα στο κοινό και μπορούν να αναλυθούν ανεξάρτητα από οποιονδήποτε έχει τη θέληση και τις ικανότητες.
Φυσικά, η ανάλυση ενός παρείσακτου έχει μικρότερη βαρύτητα διότι κάποιες σχετικές πληροφορίες που απαιτούνται για να εκτιμηθούν με ακρίβεια τα συστηματικά σφάλματα είναι γνωστές μόνο στα μέλη της συνεργασίας.
Παρ 'όλα αυτά, στο παρελθόν συνέβη ανακάλυψη του Fermi να γίνει πρώτα από ανεξάρτητους ερευνητές και στη συνέχεια να επιβεβαιωθούν και επίσημα από την ομάδα του τηλεσκοπίου Fermi.
Προφανώς, δεν μπορούμε ακόμη να δεχθούμε ότι παρατηρήθηκε σκοτεινή ύλη. Θα περιμένουμε με ενδιαφέρον και την επίσημη ανακοίνωση της συνεργασίας Fermi.
ΠHΓΗ: resonaances.blogspot.com