Gammakiired - universumi kõige eredam ja võimsam valgus - purjetavad üle taeva, mis on inimese silmale nähtamatu. Need erakordselt energeetilised kiirguspursked välguvad supernoova plahvatustest, tekitavad põrkuvad neutronitähed ja eralduvad näljasetest mustadest aukudest.
Kui astronoomid suudavad neid gammakiirete teleskoopide abil tabada, siis need nähtamatud ilutulestikud osutavad universumi mõne plahvatusohtliku konstruktsiooni poole. Nüüd loodab rahvusvaheline teadlaste meeskond, et need kõikvõimsad kiired võivad viia ka millegi kaugema ja võõrama - nähtamatu ainena, mida tuntakse tumeainena.
Uues uuringus, mis aktsepteeriti avaldamiseks ajakirjas Physical Review Letters ja mida detailselt kirjeldati eeltrükiandmebaasis arXiv, vaatasid teadlased seda, mida nad nimetavad "lahendamata gammakiirguse taustaks" - st kogu nõrgaks ja salapäraseks gammakiireks võetakse arvesse signaale, mis jäävad pärast teadaolevaid allikaid, nagu mustad augud ja supernoovad. Kui meeskond võrdles lahendamata gammakiirte kaarti mateeria tiheduse kaardiga samas universumi lõigus, leidsid nad, et kiired joonduvad täpselt gravitatsiooniliselt massiivsete aladega, kus tumeaine ennustati varjavat.
Uuringu kaasautori Daniel Grueni sõnul viitab see korrelatsioon sellele, et universumi nõrga gammakiirguse taustal võib suuresti olla põhjustatud tume aine. Kui see nii on, võib see anda astronoomidele mõned elulised vihjed salapärase aine omaduste kohta.
"Tume aine võib laguneda nagu radioaktiivne tuum, tekitades gammakiiri," rääkis Georgia Stanfordi ülikooli energeetikaosakonna SLAC riikliku kiirendi labori astrofüüsik Gruen Live Science'ile. "Või põrkuvad mitmed tumeda aine osakesed, tekitades vastastikmõjus gammakiiri."
Ripples pimedas
Arvatakse, et tume aine moodustab umbes 85% universumi massist, ehkki teadlased pole endiselt positiivsed, mis või kus see asub. Kaasaegsete teaduslike instrumentide jaoks täiesti nähtamatu, seda kraami pole kunagi õnnestunud avastada.
"Me teame küll mõnda tumeda aine omadustest," sõnas Gruen. "Me teame, et see on väga tavaline, ja me teame, et sellel on mass, mis suhtleb gravitatsiooniliselt teise massiga."
Teisisõnu, isegi kui tumeaine on nähtamatu, avaldab see oma võimsa gravitatsiooni mõjul universumile nähtavat mõju. Üks neist löökidest on tuntud kui gravitatsiooniline lääts - põhimõtteliselt see, kuidas kaugetest galaktikatest tulevat valgust väänavad massiivsete objektide raskusjõud, mida see Maa poole liikudes edasi annab.
Uue uurimuse jaoks vaatasid teadlased gravitatsiooniläätsede kaarti universumi konkreetses tükis, mille koostas projekt nimega Dark Energy Survey (DES). Tšiilis hiigelsuurele teleskoobile paigaldatud uuringus pühendatud kaamera veetis aasta sadade miljonite galaktikate kõrglahutusega pilte, keskendudes sinna, kus intensiivne gravitatsioonitask võimaldab kaugemat valgust kõige rohkem kaotada. Kui saadud kaardi mõned kõige massiivsemad piirkonnad vastavad teadaolevatele galaktikatele, siis teised kopsakad taskud näitavad tõenäoliselt tumeda aine varjatud mõju tööl, ütles Gruen.
Et paremini mõista, milline see mõju võiks välja näha, võrdlesid teadlased seda massikaarti NASA Fermi gammakiire teleskoobi abil viimase üheksa aasta jooksul samas piirkonnas tuvastatud gammakiirguse emissioonide kaardiga. Matemaatilist mudelit kasutades eemaldas meeskond kogu kiirguse, mida oli võimalik kindlalt siduda "ilmsete" allikatega nagu mustad augud ja supernoovad, lähtudes nende energiatarbimisest, vahemaast ja mitmetest muudest teguritest.
Nüüd, kui neile on jäänud ainult müstilised "lahendamata" gammakiirgusallikad, võrdles meeskond mõlemat kaarti. Nad nägid selget kattumist suure gammakiirgusega piirkondade ja suure massiga piirkondade vahel.
"See on esimene uuring, kus oleme olnud kindlad, et seal, kus on palju gammakiiri, on ka palju tumedat ainet," sõnas Gruen.
Kui tume mateeria kiirgab gammakiiri, võib see tõsiselt kitsendada selle tuvastamise viisi ja seda, millest see tegelikult koosneb. Siiski on siiski võimalik, et Fermi kaardi nõrgal gammakiirguse taustal pole tumeda ainega mingit pistmist, ütles Gruen. Matemaatiline mudel, mida teadlased kasutasid nende "igapäevaste" gammakiirguse kiirgusallikate (näiteks mustade aukude) rookimiseks, põhineb mõnedel eeldustel nende objektide omaduste kohta. Kui need eeldused on valed, võivad kaugete mustade aukude põhjuseks olla salapärast gammakiirguse tausta palju rohkem, kui teadlased arvestasid.
"Võib-olla on see mudel puudulik ja võib-olla õpime tegelikult midagi nende gammakiirgust kiirgavate mustade aukude kohta," sõnas Gruen. "Võib-olla elavad need mustad augud massiivsemates galaktikates, kui me arvasime."
Rohkem andmeid nii gammakiirte kui ka gravitatsioonilise läätse kohta aitab meeskonnal oma mudelit lihvida ja paremini mõista nende universumi kaarte. Pärast uuringu lõppu on DES kogunud universumi massijaotuse kohta kuus korda rohkem teavet ja FERMI satelliit on üks paljudest gammakiirguse plahvatusi jälgivatest teleskoopidest. Veel selgemaid tulemusi näitav järeluuring peaks järgnema paar aastat, ütles Gruen.
