นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโตเกียววิเคราะห์ข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศแฟร์มี แกมมา-เรย์ ของ NASA และระบุรังสีแกมมาส่วนเกินที่มาจากใจกลางทางช้างเผือก สัญญาณนี้นำเสนอคุณลักษณะที่เข้ากันได้กับการทำลายล้างอนุภาคสสารมืด ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่แบบจำลองทางทฤษฎีทำนายไว้มานานหลายทศวรรษ
การตรวจจับเกิดขึ้นในพื้นที่ครอบคลุมประมาณ 100 องศารอบใจกลางกาแลคซี หลังจากกำจัดแหล่งกำเนิดรังสีแกมมาที่ทราบแล้วออกไป การศึกษานี้ตีพิมพ์ในวารสาร Cosmology and Astroparticle Physics
งานนี้ยังรอการยืนยันโดยทีมงานอื่นๆ เนื่องจากปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์ทั่วไปสามารถสร้างสัญญาณที่คล้ายกันได้
ต้นกำเนิดของรังสีแกมมาส่วนเกิน
นักวิทยาศาสตร์ได้ลบการมีส่วนร่วมที่ทราบทั้งหมดออกจากแผนที่กาแลคซี เช่น พัลซาร์ เศษซูเปอร์โนวา และการแผ่รังสีไมโครเวฟพื้นหลังคอสมิก สิ่งที่เหลืออยู่คือสัญญาณกระจายที่มีพลังงานไม่กี่ GeV ซึ่งรวมศูนย์อยู่ในรัศมีดาราจักร
รูปแบบนี้เกิดขึ้นพร้อมกับการคาดการณ์อนุภาคสสารมืด WIMP (อนุภาคขนาดใหญ่ที่มีปฏิกิริยาโต้ตอบอย่างอ่อน) ที่ทำลายล้างกันและสร้างรังสีแกมมาคู่หนึ่ง
โปรไฟล์การปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่สังเกตได้
สเปกตรัมพลังงานจะอยู่ที่ประมาณ 2 ถึง 10 GeV การกระจายเชิงพื้นที่เป็นไปตามโปรไฟล์กำลังสองที่คาดไว้สำหรับความหนาแน่นของสสารมืด (ρ²) ความเข้มจะมากที่สุดในใจกลางกาแลคซีและค่อยๆ ลดลงสู่บริเวณรอบนอก สัญญาณยังคงอยู่แม้ว่าจะใช้แบบจำลองพื้นหลังทางดาราศาสตร์ที่แตกต่างกันไปแล้วก็ตาม
ประวัติการค้นหาสสารมืด
Fritz Zwicky เสนอการมีอยู่ของสสารมืดในปี 1933 โดยการสังเกตการเคลื่อนที่ของกาแลคซีในกระจุกดาวโคมา เวรา รูบิน ยืนยันปรากฏการณ์นี้ในทศวรรษ 1970 ด้วยเส้นโค้งการหมุนของกาแลคซีกังหัน คาดว่าสสารมืดจะมีมวลประมาณ 85% ของมวลรวมของจักรวาล การทดลองใต้ดินและนักชนกันค้นหาอนุภาคนี้มานานกว่า 30 ปีโดยไม่มีการตรวจจับโดยตรง
ระเบียบวิธีที่ใช้ในการศึกษา
ทีมงานใช้ข้อมูล 14 ปีที่รวบรวมโดยเครื่องมือ LAT ของกล้องโทรทรรศน์แฟร์มี พวกเขาใช้เทคนิคการลบพื้นหลังขั้นสูงที่พัฒนาขึ้นในช่วงห้าปีที่ผ่านมา พวกเขาทดสอบแบบจำลองต่างๆ มากกว่า 100 แบบเพื่อหาแหล่งกำเนิดรังสีแกมมาที่รู้จัก สัญญาณตกค้างยังคงมีนัยสำคัญทางสถิติในการวิเคราะห์ทั้งหมด
ขั้นตอนต่อไปของการวิจัย
หอดูดาวเช่น Cherenkov Telescope Array (CTA) ในอนาคตจะสามารถตรวจสอบสัญญาณด้วยความไวที่มากขึ้น การทดลองทางอ้อมเสริมจะวิเคราะห์ข้อมูลปฏิสสารและนิวตริโนต่อไป การยืนยันจะต้องมีการรวมตัวกันของหลักฐานที่เป็นอิสระหลายชิ้น
ความสำคัญต่อฟิสิกส์ของอนุภาค
หากได้รับการยืนยัน การตรวจจับจะบ่งชี้ว่ามีอนุภาคใหม่อยู่นอกเหนือแบบจำลองมาตรฐาน มวลโดยประมาณของอนุภาคจะอยู่ในช่วงสิบถึงหลายร้อย GeV/c² การค้นพบนี้จะเปิดทางให้เข้าใจองค์ประกอบส่วนใหญ่ของจักรวาลและการก่อตัวของโครงสร้างจักรวาลตั้งแต่บิ๊กแบง
สัญญาณที่ตรวจพบแสดงถึงตัวเลือกที่แข็งแกร่งที่สุดสำหรับการพิสูจน์โดยตรงของสสารมืดจนถึงปัจจุบัน แม้ว่าชุมชนวิทยาศาสตร์จะยังคงระมัดระวังจนกว่าจะมีการตรวจสอบความถูกต้องต่อไป