قام الباحثون في جامعة طوكيو بتحليل بيانات من تلسكوب فيرمي غاما راي الفضائي التابع لناسا وحددوا إشعاع غاما الزائد القادم من مركز درب التبانة. وتقدم الإشارة خصائص متوافقة مع فناء جسيمات المادة المظلمة، وهي ظاهرة تنبأت بها النماذج النظرية منذ عقود.
وحدث الاكتشاف في منطقة تغطي حوالي 100 درجة حول مركز المجرة، بعد إزالة المصادر المعروفة لأشعة جاما. ونشرت الدراسة في مجلة علم الكونيات وفيزياء الجسيمات الفلكية.
لا يزال العمل في انتظار تأكيد مستقل من قبل فرق أخرى، حيث أن الظواهر الفيزيائية الفلكية التقليدية يمكن أن تولد إشارات مماثلة.
أصل أشعة جاما الزائدة
لقد استخرج العلماء من خريطة المجرة جميع المساهمات المعروفة، مثل النجوم النابضة وبقايا المستعرات الأعظم وإشعاع الخلفية الكونية الميكروي. ما بقي كان عبارة عن إشارة منتشرة بطاقة تبلغ بضعة GeV، مركزة في الهالة المجرية.
يتزامن هذا النمط مع توقعات جسيمات المادة المظلمة WIMP (الجسيمات الضخمة ضعيفة التفاعل) التي تفني بعضها البعض وتنتج أزواجًا من أشعة جاما.
الملف الشخصي للانبعاثات الملحوظة
يبلغ طيف الطاقة ذروته حوالي 2 إلى 10 GeV. يتبع التوزيع المكاني المظهر التربيعي المتوقع لكثافة المادة المظلمة (ρ²). تكون الشدة أعظم في مركز المجرة وتتناقص تدريجيا نحو المناطق الخارجية. تبقى الإشارة حتى بعد تطبيق نماذج خلفية فيزيائية فلكية مختلفة.
تاريخ البحث عن المادة المظلمة
اقترح فريتز زويكي وجود المادة المظلمة في عام 1933 من خلال مراقبة حركة المجرات في مجموعة كوما. أكدت فيرا روبين هذه الظاهرة في السبعينيات من خلال منحنيات دوران المجرات الحلزونية. وتشير التقديرات إلى أن المادة المظلمة تشكل حوالي 85٪ من الكتلة الإجمالية للكون. وقد ظلت التجارب والمصادمات تحت الأرض تبحث عن الجسيم لأكثر من 30 عامًا دون اكتشاف مباشر.
المنهجية المستخدمة في الدراسة
استخدم الفريق 14 عامًا من البيانات التي تم جمعها بواسطة أداة LAT الخاصة بتلسكوب فيرمي. لقد طبقوا تقنيات طرح الخلفية المتقدمة التي تم تطويرها على مدى السنوات الخمس الماضية. لقد اختبروا أكثر من 100 نموذج مختلف لمصادر أشعة جاما المعروفة. ظلت الإشارة المتبقية ذات دلالة إحصائية في جميع التحليلات.
الخطوات التالية للبحث
وستكون المراصد مثل مصفوفة تلسكوب شيرينكوف المستقبلية (CTA) قادرة على التحقق من الإشارة بحساسية أكبر. تستمر التجارب التكميلية غير المباشرة في تحليل بيانات المادة المضادة والنيوترينو. سيتطلب التأكيد تقارب عدة أدلة مستقلة.
أهمية لفيزياء الجسيمات
وإذا تم تأكيد هذا الاكتشاف، فإنه يشير إلى وجود جسيم جديد خارج النموذج القياسي. ستكون الكتلة المقدرة للجسيم في حدود عشرات إلى مئات GeV/c². ومن شأن هذا الاكتشاف أن يفتح الطريق لفهم تكوين الأغلبية في الكون وتكوين الهياكل الكونية منذ الانفجار الكبير.
تمثل الإشارة المكتشفة أقوى مرشح للحصول على دليل مباشر على المادة المظلمة حتى الآن، على الرغم من أن المجتمع العلمي يظل حذرًا حتى يتم التحقق من صحتها.
