Satelit pro lov temné hmoty DAMPE aka Wukong. Kredit: National Space Science Center, Chinese Academy of Science.

Temná hmota je stále záhadná. Nevíme, co ji tvoří, a ne každý si je jistý, jestli skutečně existuje. Rozhodně dělá čest svému jménu. Vědci se ale nevzdávají a pomocí rozmanitých experimentů na Zemi, pod zemí, i ve vesmíru, se snaží vystopovat její podstatu. Je to fascinující boj proti celému vesmíru a my jsme jeho očitými svědky.

Teleskop CALET z paluby ISS. Kredit: NASA.

Se zajímavým objevem se teď hlásí pozoruhodný čínský satelit pátrající po temné hmotě. Projektu DAMPE (Dark Matter Particle Explorer) se v astrofyzikálních nálevnách přezdívá Wukong, podle Opičího krále Suna Wu-kchunga, hlavního hrdiny populárního čínského románu ze 16. století „Putování na západ“ od Wu Čcheng-ena.

Satelit DAMPE vypustili do vesmíru v prosinci 2015. Jeho úkolem je hledat signály rozpadu hypotetických částic temné hmoty, WIMPů (Weakly interacting massive particle). Pokud samozřejmě temná hmota existuje a pokud ji tvoří právě WIMPy. Jestli tomu tak je, tak by se WIMPy občas mohly navzájem anihilovat, přičemž by vznikaly páry elektronu s pozitronem. A DAMPE by to mohl vystopovat. Na projektu DAMPE se podílí více než stovka vědců z Číny, Švýcarska a Itálie. Samotný satelit teď pracuje ve výšce zhruba 500 kilometrů nad zemským povrchem.

Časopis Nature nedávno uveřejnil první výsledky pozorování zmíněného satelitu DAMPE. Během prvních 530 dní svých vědeckých pozorování DAMPE detekoval 1,5 milionu elektronů a pozitronů kosmického záření s energií nad 25 gigaelektronvoltů (GeV). A rovněž také detekoval asi 3,5 miliard částic kosmického záření s energií nad 100 teraelektronvoltů (TeV). Satelit by měl lovit temnou hmotu pět let a za tu dobu by měl detekovat asi 10 miliard částic kosmického záření.

Opičí král, jak ho známe i u nás. Kredit: CCTV.

Už teď je ale jasné, že DAMPE objevil něco zajímavého. Ve zpracovaných datech je patrný spektrální zlom (spectral break), čili nápadný posun v energetickém spektru elektronů a pozitronů kosmického záření, který se nachází v oblasti energií 900 GeV. Nikdo zatím přesně neví, proč by tam takový zlom měl být.

HESS II, Namibie. Kredit: Klepser, DESY, H.E.S.S. collaboration.

Může jít o stopu, kterou v kosmickém záření zanechávají známé kosmické zdroje kosmického záření, jako jsou pulsary nebo supernovy. Dalším možným vysvětlením ale v tuto chvíli je, že by mohlo jít o projev rozpadu částic temné hmoty. Zatím to ale rozhodně není jasné. Podle šéfa projektu, kterým je Chang Jin z observatoře PMO (Purple Mountain Observatory) Čínské akademie věd v Nankingu, je to doposud otevřená otázka.

Spektrální zlom v datech satelitu DAMPE nevidí vědci poprvé. Již dříve ho zachytila soustava Čerenkovových gamatesleskopů HESS (High Energy Stereoscopic System) v Namibii, a také teleskop CALET (CALorimetric Electron Telescope) na pozorování elektronů a gama záření, který pracuje na Mezinárodní vesmírné stanici. Pozorování satelitu DAMPE teď ale do celé záležitosti přinášejí nový pohled a zužují prostor pro možná vysvětlení. Temná hmota je přitom stále ve hře.

Video:  Has China's DAMPE satellite shed light on dark matter?


Literatura
Chinesse Academy of Science 29. 11. 2017, Nature online 29. 11. 2017.