Tänapäevast kosmoloogiat saadab üks suurimaid mõistatusi – tumeaine. See on nähtamatu, seda ei saa katsuda, see ei kiirga ega peegelda valgust, kuid ilma selleta ei suudaks Universum oma struktuuri säilitada. Teadlased väidavad, et valdav osa ainest on meie eest peidus ning kõik, mida teleskoopidega näeme, on vaid õhuke pealispind – kõigest mõned protsendid. Nüüd väidavad uue uurimuse autorid, et NASA Fermi gammakiirguse teleskoop on võinud esimest korda jäädvustada tumeaine võimalikku signaali. Kas see on tõend, mida maailm on kaua oodanud, või järjekordne valehäire, mille tulevik pealkirjadest pühiks?
Gammakiirgus Linnutee keskelt jahmatas teadlasi
NASA Fermi teleskoop on juba viisteist aastat jälginud suure energiaga gammakiirgust, otsides kosmilisi nähtusi, mida optilised instrumendid ei taju. Viimased andmed paljastasid kummalise energiallikas – helenduse Linnutee keskmes, mille omadused meenutavad teoreetilist tumeaine käitumist.
Uurimuse avaldanud astronoom Tomonori Totani Tōkyō ülikoolist on öelnud, et kui tulemused kinnitust leiavad, oleks see esimene kord inimkonna ajaloos, mil tumeaine muutub nähtavaks mitte üksnes võrrandites, vaid ka päris mõõtmistes. See kõlab tõeliselt murranguliselt – kogu teadusmaailma võiks raputada üksainus lause: „me nägime seda“.
Ometi kutsub uurimuse autor ise üles vaoshoitusele. See signaal vajab sõltumatut kinnitust: seda tuleb otsida teistest piirkondadest, teistest galaktikatest ja teistest gammakiirguse kogumitest. See ei ole päev, mil saladused haihtuvad ja Universum muutub iseenesest mõistetavaks. See on – võib-olla – esimene samm selle suunas.
Mis on WIMP ja miks see oluline on?
Kui tumeaine koosneb osakestest, ei sarnane need ühelegi meile tuttavale osakesele. Üks populaarsemaid teoreetilisi kandidaate on nõrgalt vastastiktoimiv massiivne osake ehk WIMP. Need osakesed peaaegu ei reageeri tavalise ainega: nad ei suhtle valguse, elektrilaengute ega aatomitega. Nad lihtsalt eksisteerivad ning teevad üht kindlat asja – tõmbavad gravitatsiooni kaudu.
Tumeainet on aastakümneid tuvastatud vaid selle gravitatsioonilise mõju järgi, mitte valguse kaudu. Kuid kui kaks WIMP-osakest omavahel põrkuvad ja teineteise hävitavad, peaksid nad vabastama gammakiirgust – täpselt sellist, mida Fermi teleskoop nüüd näeb.
Totani uurimus väidab, et registreeritud kiirgus moodustab halo Linnutee keskme ümber, ning selle energia – koguni 20 gigaelektronvolti – vastab teoreetilistele prognoosidele. Kas on võimalik, et tumeaine on meie silme all helendanud juba aastaid, kuid me oleme seda alles nüüd märganud?
Teadusringkonnad jahutavad ootusi – anomaaliad ei ole esimesed ega viimased
See avastus meenutab varasemat lugu – nn „Linnutee keskme liigkiirgust“, mis avastati juba 2009. aastal samuti Fermi andmete põhjal. Toona levisid teated, et tegu võib olla tumeainega. Peaaegu kaks aastakümmet hiljem pole vaidlus vaibunud: mõne teadlase arvates on põhjuseks pulsarid, teiste arvates keerukas kosmiline gaas või lihtsalt andmemüra. Sellised juhtumid on hästi meeles ning seetõttu nõutakse nüüd eriliselt suurt ettevaatust.
Yorki ülikooli füüsik Sean Tulin rõhutab, et tõelise signaali nägemiseks tuleb eemaldada kogu taustkiirgus. Vigade ulatus on selles vallas tohutu – piisab, kui müra valesti lahutada, ja tekibki näiline valgusallikas, mida tegelikult ei ole. Kui see oleks tõesti tumeaine, tuleks vastata veel tervele reale küsimustele: millised on selle omadused, kui suur on selle mass, kuidas täpselt see mõjub, milline on selle „allkiri“ Universumis? Seni, kuni neile küsimustele vastuseid pole, ei saa rääkida ühestki suurest võidust.
Samas ei kaota Tulin optimismi. Kui signaal osutub tõeliseks, võib sellest saada üks 21. sajandi suurimaid teadussaavutusi. Sel juhul võiks WIMP-osakesi püüda tuvastada ka muude meetoditega – maa-alustes detektorites, osakestekiirendites või spetsiaalsetes katselaborites. Üks läbimurre avaks ukse täiesti uuele füüsika ajastule.
Tumeaine – suur murrang või järjekordne kosmiline miraaž?
Praegu kõlab väide ahvatlevalt: NASA teleskoop võis „näha“ midagi, mis seni eksisteeris vaid teooriates. Kuid teadus ei armasta rutakaid võidukaid kuulutusi. See uurimus ei ole lõplik vastus, vaid küsimus, mis võib osutuda suureks avastuseks või järjekordseks luhtunud lootuseks.
Nagu teadlased ise ütlevad, keegi ei hakka veel selle signaali peale „maju ehitama“. Anomaaliad tulevad ja lähevad. Mõned neist, nagu seegi, jäävad aga pikalt meie kohale rippuma – justkui lubadus, et vastus on kusagil olemas.
Pilk Universumi nähtamatusse poolde võib olla alanud just nüüd. Ent selleks, et tumeainest saaks kinnitatud fakt, mitte vaid hüpotees, tuleb see tuvastada mitmel sõltumatul moel. Teised galaktikad, teised observatooriumid, teised meetodid – alles siis saame kindlalt öelda, kas see helendus oli tõeline või tegi Universum lihtsalt nalja inimliku uudishimu kulul.
Praegu on meil olemas miski, mis teaduse jaoks on kõige väärtuslikum – küsimus, mis ärgitab mõtlemist. Kas nägime esimest korda tumeainet või üksnes varju seinal? Järgmised aastad võivad saada otsustavaks.
Fotod on illustratiivsed © Unsplash.
