Γνωστή ως Galactic Centre GeV Excess (GCE), μια μυστηριώδης λάμψη στο κέντρο του γαλαξία έχει ιντριγκάρει τους επιστήμονες από τότε που ανακαλύφθηκε το 2009 από τους φυσικούς Lisa Goodenough και Dan Hooper.

Υπάρχουν ένα σωρό αστέρια στο κέντρο του γαλαξία, δίπλα σε μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα - αλλά αν αφαιρέσουμε το φως από όλα αυτά, μένει αυτή η μυστηριώδης περίσσεια ακτινοβολίας γάμμα που εξαπλώνεται στην περιοχή.

Σε δεδομένα από το τηλεσκόπιο Fermi της NASA, οι φυσικοί έχουν βρει υπερβολική ακτινοβολία γάμμα - ένα από τα πιο ενεργητικά φώτα στο Σύμπαν - και δεν έχουμε καταφέρει να ανιχνεύσουμε άμεσα τι την προκαλεί.

Μια πιθανή αιτία

Ο φυσικός Mattia Di Mauro, από το Εθνικό Ινστιτούτο Πυρηνικής Φυσικής της Ιταλίας, έχει ένα επιστημονικό προαίσθημα για την προέλευση της μυστηριώδους λάμψης. Η ανάλυσή του υποδεικνύει τη σκοτεινή ύλη ως τον ένοχο της GCE (κάτι που έχει ήδη αρχικά προταθεί ως εξήγηση από τους Goodenough και Hooper).

Δεν ξέρουμε τι είναι η σκοτεινή ύλη, παρά μόνο ότι υπάρχει μια μυστηριώδης μάζα εκεί έξω, υπεύθυνη για τα βαρυτικά φαινόμενα που δεν μπορούν να εξηγηθούν από τα πράγματα που μπορούμε να ανιχνεύσουμε άμεσα - την κανονική ύλη, όπως τα αστέρια, η σκόνη, το αέριο και οι γαλαξίες.

Για παράδειγμα, οι γαλαξίες περιστρέφονται πολύ ταχύτερα από ό,τι θα έπρεπε, αν επηρεάζονταν βαρυτικά από την κανονική ύλη μέσα σε αυτούς- οι βαρυτικοί φακοί - η καμπυλότητα του χωροχρόνου γύρω από ογκώδη αντικείμενα - είναι πολύ ισχυρότεροι από ό,τι θα έπρεπε.

Γνωρίζουμε τη σκοτεινή ύλη μόνο από τη βαρυτική επίδραση που ασκεί σε άλλα αντικείμενα, και υπάρχει πολλή από αυτήν εκεί έξω. Περίπου το 80% της συνολικής ύλης στο Σύμπαν είναι σκοτεινή ύλη, αν και δεν μπορούμε να τη δούμε.

Οι Goodenough και Hooper πρότειναν ότι αν ορισμένα σωματίδια σκοτεινής ύλης που ονομάζονται WIMPS (weakly interacting massive particles) και τα αντισωματίδια τους συγκρουστούν, θα αλληλοεξουδετερωθούν, εκρήγνυται σε μια βροχή άλλων σωματιδίων, συμπεριλαμβανομένων φωτονίων ακτίνων γάμμα. Αυτή η εξήγηση ταιριάζει εκπληκτικά καλά με τα δεδομένα, είπαν. Αλλά δεν πείστηκαν όλοι οι επιστήμονες για τηνεξήγηση.

Το 2018, μια άλλη ομάδα επιστημόνων πρότεινε ότι τα νεκρά, πολύ παλιά αστέρια που ονομάζονται πάλσαρ, τα οποία δεν έχουμε ακόμη δει, θα μπορούσαν να προκαλέσουν την περίσσεια. Αυτό είναι εύλογο, επειδή το γαλαξιακό κέντρο είναι γεμάτο, γεμάτο σκόνη και πολύ ενεργητικό - θα ήταν πολύ εύκολο να χαθεί ένα ή περισσότερα αστέρια.

Πρόσφατες μελέτες έχουν επίσης διαπιστώσει ότι η κατανομή της GCE δεν είναι ομαλή - όπως θα περίμενε κανείς από την εκμηδένιση της σκοτεινής ύλης - αλλά μάλλον κολλώδης και στικτή, κάτι που η ομάδα των πάλσαρ ερμηνεύει ως συμβατό με σημειακές πηγές όπως τα αστέρια.

Στη συνέχεια, μια άλλη ομάδα ήρθε και διαπίστωσε ότι η διακεκομμένη ακτινοβολία γάμμα θα μπορούσε να παραχθεί από τη σκοτεινή ύλη, θέτοντας το θέμα ξανά στο τραπέζι. Ακόμα περισσότεροι ερευνητές δημιούργησαν μια σειρά από εξαντλητικά μοντέλα του γαλαξιακού κέντρου με εκμηδένιση της σκοτεινής ύλης χρησιμοποιώντας ένα εύρος μαζών στα πιο ερευνημένα καθεστώτα. Διαπίστωσαν ότι τα WIMPs ήταν απίθανο να είναι η αιτία τηςGCE.

Η εξήγηση του Di Mauro για το φαινόμενο

Η μελέτη του φυσικού Mattia Di Mauro συγκρίνει δεδομένα από το τηλεσκόπιο Fermi των τελευταίων 11 ετών με μετρήσεις άλλων αστρονομικών ανωμαλιών που καταγράφηκαν από τον ανιχνευτή κοσμικής ακτινοβολίας Pamela στον δορυφόρο Resurs-DK No.1 και το πείραμα Alpha Magnetic Spectrometer στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS).

Ειδικότερα, η μελέτη του χρησιμοποιεί το μεγαλύτερο σύνολο δεδομένων Fermi που συλλέχθηκαν τον τελευταίο χρόνο και ελαχιστοποιεί τις αβεβαιότητες που εισάγονται από την ακτινοβολία υποβάθρου. Αυτό παρείχε, δήλωσε ο Di Mauro, πληροφορίες σχετικά με τη χωρική κατανομή του GCE που μπορεί να βοηθήσουν να διαψευστούν διάφορες εξηγήσεις.

"Αν η περίσσεια οφειλόταν, για παράδειγμα, στην αλληλεπίδραση μεταξύ κοσμικών ακτίνων και ατόμων, θα περιμέναμε να παρατηρήσουμε την υψηλότερη χωρική κατανομή της σε χαμηλότερες ενέργειες και τη χαμηλότερη διάχυση σε υψηλότερες ενέργειες λόγω της διάδοσης των κοσμικών σωματιδίων", εξήγησε σε ανακοίνωσή του.

"Η μελέτη μου, από την άλλη πλευρά, αναδεικνύει πώς η χωρική κατανομή της περίσσειας δεν αλλάζει ως συνάρτηση της ενέργειας".

Σύμφωνα με τον Mattia, αυτό δεν είχε παρατηρηθεί ποτέ στο παρελθόν και θα μπορούσε να εξηγηθεί από τη σκοτεινή ύλη, αφού πιστεύουμε ότι τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης θα πρέπει να έχουν παρόμοιες ενέργειες.

"Η ανάλυση δείχνει ξεκάθαρα ότι η περίσσεια των ακτίνων γάμμα συγκεντρώνεται στο γαλαξιακό κέντρο, ακριβώς αυτό που θα περιμέναμε να βρούμε στην καρδιά του Γαλαξία μας αν η σκοτεινή ύλη ήταν πράγματι ένας νέος τύπος σωματιδίου", είπε.

Η έρευνα του Di Mauro δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Φυσική Ανασκόπηση D Με πληροφορίες από το Science Alert.