Podezřelé emise gama záření v centru Mléčné dráhy. Kredit: Daylan et al. (2016).

Temná hmota je na OSLU horké téma, takže jen extra stručně: Vesmír – veliký. Běžná hmota – strašně málo. Temná energie – přízraky? Temná hmota – skoro třetina. Vůbec netušíme. Směje se nám? Sousloví „známý vesmír“ představuje jenom zbožné přání. Ve skutečnosti je to drsný astrofyzikální oxymóron. Tedy prozatím. Vědci ale nejsou z těch, co by se vzdali, i když situace vypadá beznadějně. S úsměvem na rtech bojují dál, až do posledního vypitého kafe.

Doug Finbeiner (2008). Kredit: Harvard University.

Někteří astrofyzici předpokládají, že temná hmota může mít některé vlastnosti společné s běžnou hmotou. A některých případech by se mohly částice temné hmoty anihilovat podobně jako běžná hmota a antihmota ve víru šíleného výtrysku záření. Do této kategorie temné hmoty spadají i oblíbené WIMPy, tedy hypotetické, slabě interagující hmotné částice. Ve hře jsou například lehká neutralina ze supersymetrických teorií, která by, jako Majoranovy fermiony, měla být svými vlastními antičásticemi. Pokud to tak doopravdy je, a v reálném vesmíru dochází k temné anihilaci, tak by to výrazně zužovalo limity pro možné vlastnosti temné hmoty. A nám by to podle všeho usnadnilo pátrání.

Doug Finbeiner Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics a jeho kolegové nedávno ohlásili, že vystopovali známky právě takové temné anihilace. Jejich studii publikoval velmi mladý časopis se slibně znějícím názvem Physics of the Dark Universe, a se slušným impakt faktorem. Vědci zkoumali prostorové rozložení emisí gama záření v Mléčné dráze, zejména pokud jde o samotné galaktické jádro Mléčné dráhy. Výhodou je, že centrum Mléčné dráhy se supermasivní černou dírou je vlastně poměrně blízko. Pozorujeme ho ze vzdálenosti cca 25 tisíc světelných let a je jasné, že je tam hodně běžné hmoty. A také temné hmoty, pokud pochopitelně existuje. Jestli se v oblasti galaktického jádra vyskytuje temná hmota vhodného typu, tak by tam mělo docházet k intenzivní temné anihilaci, která by se projevovala zřetelným gama zářením.

Blýskají na nás z galaktického jádra anihilace temné hmoty? Kredit: ESO / Y. Beletsky.

A skutečně, v oblasti o průměru stovek světelných let kolem našeho galaktického jádra pozorujeme nápadné gama záření. Teď jde jenom o tom, jestli to je doopravdy stopa existence temné hmoty nebo něco jiného. Ve hře jsou totiž i jiná vysvětlení, především velká populace rychle rotujících pulsarů, bizarních oharků ze supernov.

Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Finbeiner a spol. znovu analyzovali soubor dříve publikovaných pozorování gama záření z inkriminované oblasti. Když použili nové postupy při zpracování dat, tak mohli s větší přesností určit, odkud pocházejí pozorované emise gama záření z oblasti galaktického jádra. Pokud by skutečno šlo o gama záření pulsarů, tak by mělo pocházet především z oblastí, kde jsou hvězdy, tedy hlavně z galaktické roviny. Finbeiner s kolegy ale doložili, že rozložení pozorovaného gama záření dobře odpovídá předpovědím modelů s anihilující temnou hmotou. Pokud se tento výsledek potvrdí, tak by to mohl být průlom v našem pátrání po kluzké a rafinované temné hmotě.

Video:   High Energy Seminar 09/09/2015 - Doug Finkbeiner

Literatura
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics 25. 3. 2016, Physics of the Dark Universe 12: 1-23 Wikipedia (Dark Matter).