Genom att studera de centrala delarna av vår galax, Vintergatan, i gammastrålning har ett forskarlag under ledning av Tansu Daylan vid Harvard funnit tecken på förekomsten av mörk materia.
Sedan 1930-talets början har astronomerna på indirekt väg kunnat skönja att en betydande del av universums materieinnehåll inte sänder ut något synligt ljus eller annan elektromagnetisk strålning. Vid observationer av t.ex. galaxhopar framgår det att galaxerna rör sig på ett sätt som inte kan förklaras helt av gravitationen från den materia man ser. Detsamma gäller även inom galaxerna. Något osynligt (”mörk materia”) påverkar rörelserna hos stjärnor och annan synlig materia.
Vänstra bilden visar Vintergatans centrum i gammastrålning (med energier mellan 1,0 till 3,16 GeV, alltså våglängder ner mot miljondelar av en ångström) från Fermi-satelliten. Framträdande pulsarer är markerade. Den högra bilden visar det överflöd av gammastrålning som återstår då alla kända gammakällor räknats bort. Detta överflöd beror möjligen på närvaron av mörk materia. (Bild: NASA/T. Linden, Chicagos universitet)
Åtskilliga förklaringar har lanserats under årens lopp, från modifierade gravitationsteorier till olika idéer inom partikelfysik. Bland partikelfysikens förklaringar finns idén om WIMP, på engelska ”weakly interacting massive particles”, dvs. svagt växelverkande massiva partiklar. Dessa partiklar sänder inte ut (eller reflekterar) något ljus, men kan påverka sin omgivning genom gravitation. Partiklarna kan verka som sina egna antipartiklar och då de träffar på varandra kan de förintas och sända ut gammastrålning. Det är den mest energirika formen av elektromagnetisk strålning och den blockeras av jordens atmosfär. För att kunna undersöka om någon gammastrålning visar tecken på att komma från självförstörande mörk materia måste man alltså använda ett rymdteleskop, som Fermi (uppskjutet 2008 och med svensk inblandning).
Med hjälp av arkiverade Fermi-observationer av Vintergatans centrala delar har Daylan och hans team studerat den gammastrålning som kommer därifrån. Efter att ha räknat bort bidrag från bland annat pulsarer återstod strålning som möjligen kan förklaras som en signatur av mörk materia. Gammaöverflödet är ungefär sfäriskt symmetriskt och centrerat runt Vintergatans mitt. Till Sky & Telescope säger Dan Hooper, en medförfattare till artikeln: ”Om vår tolkning är riktig betyder denna signal upptäckten av en helt ny partikel, som utgör huvuddelen av massan i universum. Jag finner inte tillräckligt starka ord för att fånga betydelsen av en sådan upptäckt.”
Forskarlaget har haft en svår uppgift, eftersom Vintergatans centrum är trångt. Det är rikt på olika astronomiska objekt och en stark strålningskälla på himlen. En fallgrop är att man kan ha misstagit sig på hur pulsarerna är fördelade i denna del av galaxen. En möjlighet att gå vidare kan vara att studera dvärggalaxer (som är mindre än Vintergatan), där den mörka materien förväntas vara ymnig men pulsarerna färre. Ytterligare undersökningar behövs för att bedöma Fermi-studien, som redan mötts av kritik från vissa håll, men som kan vara en del av ett genombrott i förklaringen av den mörka materien.
Se även pressmeddelandet från NASA liksom Astronomy Picture of the Day från 10 mars 2014.
