Astronomowie korzystający z Kosmicznego Teleskopu Gamma-Ray Fermi NASA poszukiwali dowodów na podejrzenie rodzajów cząstek ciemnej materii w słabych galaktykach karłowatych w pobliżu Drogi Mlecznej - stosunkowo „nudnych” galaktyk, które mają niewielką aktywność, ale wiadomo, że zawierają duże ilości ciemnej materii. Wyniki?
To nie są cząstki, których szukamy.
Uważa się, że 80% materiału we wszechświecie fizycznym składa się z ciemnej materii - materii, która ma masę i grawitację, ale nie emituje energii elektromagnetycznej (a zatem jest niewidoczna). Jego efekty grawitacyjne można zaobserwować, szczególnie w chmurach otaczających galaktyki, gdzie podejrzewa się, że przebywają w dużych ilościach. Ciemna materia może wpływać na ruchy gwiazd, galaktyk, a nawet całych gromad galaktyk… ale kiedy wszystko sprowadza się do tego, naukowcy wciąż nie wiedzą dokładnie co ciemna materia jest.
Możliwymi kandydatami do ciemnej materii są cząsteczki subatomowe zwane WIMP (słabo oddziałujące masywne cząstki). WIMP nie absorbują ani nie emitują światła i nie wchodzą w interakcje z innymi cząsteczkami, ale za każdym razem, gdy wchodzą w interakcje wzajemnie anihilują i emitują promienie gamma.
Jeśli ciemna materia składa się z WIMP, a galaktyki karłowate krążące wokół Drogi Mlecznej zawierają duże ilości ciemnej materii, wówczas wszelkie promienie gamma, które mogą emitować WIMP, mogą zostać wykryte przez kosmiczny teleskop Fermi Gamma-Ray NASA.
W końcu to właśnie robi Fermi.
Dziesięć takich galaktyk - zwanych sferoidami karłowatymi - obserwowano w Teleskopie Dużego Obszaru Fermiego (LAT) przez okres dwóch lat. Międzynarodowy zespół nie widział żadnych promieni gamma w zakresie oczekiwanym od anihilacji WIMP, co zawęziło możliwości ciemnej materii jest.
„W efekcie analiza Fermi LAT kompresuje pole teoretyczne, w którym te cząstki mogą się ukryć”, powiedziała Jennifer Siegal-Gaskins, fizyk z California Institute of Technology w Pasadenie i członek Fermi LAT Collaboration.
[/podpis]
Tak więc, zamiast „nieudanego eksperymentu”, takie niewykrycie oznacza, że po raz pierwszy badacze mogą być naukowo pewni, że kandydaci WIMP w określonym zakresie mas i współczynników interakcji nie może być ciemną materią.
(Czasami nauka polega na tym, aby wiedzieć, co nie szukać.)
Artykuł opisujący wyniki zespołu ukazał się 9 grudnia 2011 r. W numerze Physical Review Letters. Przeczytaj więcej na stronie misji Fermi tutaj.
