Linnutee halo – tohutu gaasi ja kiirguse ümbris meie galaktika ümber – on ootamatult hakanud särama. Astronoomid avastasid sellest piirkonnast seni nägemata gammakiirguse taustakiirguse. Seda leidu peetakse üheks selgeimaks vihjeks, et tumeainet võib olla võimalik avastada ka kaudselt.
„Fermi“ teleskoobi 15 aastat andmeid
NASA kosmoseobservatooriumi „Fermi“ (gammakiirguse teleskoop) viieteistkümne aasta vaatlused näitasid kiirguse ülejääki, mida ei saa omistada ühelegi teadaolevale allikale. Andmed viitavad erakordselt suure energiaga footonitele, mille jaotus ulatub galaktika keskme suunas nagu halo. Selline pilt annab mõista, et galaktika äärealadel toimub protsess, mida tavapärased mudelid veel ei kirjelda.
Tokyo ülikooli astrofüüsik Tomonori Totani pakub selgituse, mis seob nähtuse tumeaine osakestega. Tema hinnangul võivad need osakesed omavahel kokku põrgata ja annihileeruda, jättes endast maha gammakiirguse jälje. Kuigi tegu pole lõpliku tõendiga, on see signaal piisavalt märkimisväärne, et õigustada põhjalikumaid kontrolle ja järelvaatlusi.
Tumeaine ja WIMP-osakeste idee
Tumeaine avaldub lisagravitatsioonina, mida ei suuda seletada nähtavad tähed, gaas ega tolm. Arvutused näitavad, et tavaline aine moodustab vaid väikese osa universumi kogumassist, ülejäänu on aga nähtamatu. Seetõttu otsivad teadlased juba aastakümneid osakesi, mis võiksid moodustada selle müstilise komponendi.
Olulisimate kandidaatide seas on nõrgalt vastastikmõju omavad massiivsed osakesed, inglise keeles WIMP-id. Teooria kohaselt hävivad WIMP-id ja nende antiosakesed kokku põrgates, tekitades terve hulga uusi osakesi, sealhulgas gammakvante. Kui sellised footonid jõuavad teleskoopideni ilma selge muu allikata, võivad nad olla tumeaine äratuntav allkiri.
Miks muutus halo nii oluliseks?
Pikka aega keskendusid lootused peamiselt galaktika keskmele, kus tumeaine tihedus peaks teooria järgi olema suurim. Kuid seal on ka rohkelt teisi gammakiirguse allikaid, eriti kiiresti pöörlevaid pulsareid, mistõttu tumeaine signaal kipub müra sisse kaduma.
Halo on seevastu tunduvalt rahulikum keskkond, kus lisakiirguse ülejääk paistab puhtamalt välja. Probleem on aga selles, et halo kiirgus on ülimalt nõrk, mistõttu lühiajaliste vaatlustega on seda väga raske mõõta.
Tomonori Totani kasutas „Fermi“ suure vaateväljaga teleskoobi pikka andmearhiivi, et koguda piisavalt haruldasi footoneid usaldusväärse statistika saamiseks. Seejärel lahutas ta andmetest kõik teadaolevad panused – näiteks nn „Fermi mullid“ ja punktallikad – ning koostas jääkkiirguse kaardi.
Mida näitab avastatud helendus?
Valminud kaart paljastas suure, peaaegu kerakujulise piirkonna, millel on selge energiapiik umbes 20 gigaelektronvoldi juures. See energia jääb teoreetilisse vahemikku, mis vastab WIMP-osakeste annihilatsioonile, ning langeb kokku tumeaine halo eeldatava kujuga. Seetõttu annab leid põhjust loota, et on nähtud just seda, mida on aastaid tulutult otsitud.
Teadlased rõhutavad siiski, et tuleb jääda ettevaatlikuks ja koguda täiendavaid tõendeid. Vaja on sõltumatuid andmeanalüüse, võimalike alternatiivsete astrofüüsikaliste seletuste otsingut ning sarnaste signaalide kontrollimist teistes galaktikates. Kui tulemus kinnitust leiab, võib see tähendada esimest reaalselt usaldusväärset pilku tumeaine olemusse.
