Misterul materiei intunecate se inteteste. Vanatoarea particulelor misterioase la acceleratoare a ramas pana in prezent fara rezultate, la fel ca si experimentele in laboratoarele subterane. Noi observatii astronomice, masurand raze gamma de energii extreme, ar putea insa dezvalui semnale ale existentei acestei materii.
Oamenii de stiinta nu au pace: materia intunecata, care alcatuieste circa 85% din intreaga materia din Univers, ramane inca un mister. Aceasta forma de materie sta la baza structurilor din Univers, precum galaxia noastra, determinand modul in care se misca materia vizibila.
Stelele din galaxii urmeaza traiectorii generate in mare parte de atractia gravitationala a halourilor de materie intunecata care invaluie galaxiile si se extind mult mai departe fata de centrul galaxiilor decat materia vizibila. Nu stim din ce ar putea fi compusa aceasta materie: ceea ce stim este ca nu emite lumina – de aceea a fost numita materie intunecata.
Ar putea fi compusa din noi tipuri de particule, care interactioneaza intre ele prin noi tipuri de forte. Fortele pe care le cunoastem la ora actuala, cea nucleara puternica si slaba, cea electromagnetica si cea gravitationala, ar fi deci doar o parte din fortele din Univers – in lumea particulelor materiei intunecate ar putea exista alte feluri de forte, una sau chiar mai multe.
Pe masura ce trece timpul misterul se inteteste; in ciuda experimentelor de la acceleratoarele de particule care incercau sa creeze si masoare particule de materie intunecata, pana in prezent nu s-a descoperit nimic care sa nu poate sa fie explicat de particulele si interactiunile pe care deja le cunoastem. Nici in experimentele subterane, unde se cauta semnale generate de particule de materie intunecata care sa strabata aparatele noastre provenind din Univers nu s-a descoperit nimic concret pana la ora de fata.
In acest context multi oameni de stiinta isi ridica ochii spre cer: adica cauta sa inteleaga mai bine daca exista semnale datorate materiei intunecate care sa fie masurate de exemplu cu telescoapele care studiaza si scruteaza Universul.
In acesta situatie recent un grup de oameni de stiinta a combinat rezultatele a doua masuratori efectuate cu telescoapele Dark Energy Survey (DES) si Fermi Large Area Telescope (LAT), publicand rezultatele unui interesant studiu intr-un articol in revista „Physical Reviee Letters”.
In primul rand grupul de cercetatori a masurat cu ajutorul efectului de lentila gravitationala distributia de materie intunecata in Univers. Lentila gravitationala este un efect relativistic, care permite sa „cantarim” masa galaxiilor, intrucat deformarea traiectoriei luminii depinde de aceasta cantitate de materie – procesul fiind descris de teoria relativitatii generale a lui Einstein.
A doua masuratoare, cea efectuata cu LAT, a permis identificarea pozitiei in Univers de unde provin asa-numitele raze gamma cu energii extreme; acestea sunt fotoni cu energii de multe milioane si miliarde de ori mai mari ca cea a fotonilor luminii vizibile. Cercetatorii au constatat cum ca razele gamma provin din aceleasi regiuni din Univers in care se gasesc mari cantitati de materie intunecata.
S-ar putea deci ca razele gamma sa fie generate de coliziuni dintre particulele de materie intunecata – cum ar fi de exemplu anihilari de particule si antiparticule de materie intunecata. Exista insa si alte posibile explicatii: razele gamma ar putea sa nu aiba nimic de-a face cu materia intunecata ci sa fie generate de blazari – adica gauri negre cu masa extrem de mare, care se gasesc in apropierea regiunilor observate in Univers. Aceste gauri negre atrag in interiorul lor enorme canitati de materie care, in caderea spre gaurile negre genereaza campuri electromagnetice de unde rezulta si raze gamma cu energii foarte mari.
Pentru a intelege mai bine daca semnalele observate corespund materiei intunecate sau gaurilor negre, este nevoie de noi observatii si noi experimente. In orice caz, la ora actuala nu se stie care este procesul ce da nastere acestor fotoni cu energii foarte mari, oricare ar fi acest proces studiul acestuia va fi extrem de interesant si ne va dezvalui unul dintre misterele Universului.
Articol scris de Cătălina Oana Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi colaborator al Scientia.ro