Tajemná záře v centru Mléčné dráhy může být způsobena temnou hmotou

Tomuto jevu se říká přebytek záření z galaktického centra (galactic center excess, zkráceně GCE). V roce 2009 jej popsali fyzici Lisa Goodenoughová a Dan Hooper. Detekovali ho v datech Fermiho kosmického gama dalekohledu NASA. Záhadou bylo, co tohle načervenalé záření způsobovalo.

Do ringu byla hozena dvojice možných vysvětlení. Populace rychle rotujících neutronových hvězd v okolí středu galaxie a oblaka temné hmoty, která produkují gama záření, neboť vzájemně kolidují. Mattia Di Mauro, fyzik z Národního institutu jaderné fyziky v Itálii, na základě své nové analýzy poukazuje na možnost druhou. Tedy na hypotetickou hmotu, která tvoří zhruba 80 procent hmoty ve vesmíru.

Související

Ilona Cílková

Podle NASA se potenciálně nebezpečný asteroid…

Martin Pokorný

První známá mezihvězdná kometa obsahuje dosud…

Pokud by se podle Goodenoughové a Hoopera měly určité částice temné hmoty, zvané slabě interagující masivní částice (Weakly interacting massive particles, zkráceně WIMPS), srážet s jejich antičásticemi, vzájemně by se zničily. Nastala by exploze a sprcha dalších částic, včetně fotonů gama záření. Vysvětlení podle fyziků překvapivě dobře zapadá do našich údajů.
 
Jiná studie z roku 2018 zase poukázala na pulsary, rotující neutronové hvězdy, kterých jsme si předtím nevšimli. To by dávalo smysl, galaktický střed je totiž bohatý na různá tělesa, včetně pulsarů, je plný prachu, energický. Bylo by tedy snadné si nevšimnout hvězdy, kterou jsme měli přímo před nosem. Nebo rovnou hned několika hvězd.

Distribuce GCE navíc není plynulá, jak bychom asi očekávali, kdyby byla produkována srážkami temné hmoty. Naopak se projevuje jaksi „neohrabaně“, což je v souladu s bodovými zdroji, jako jsou právě hvězdy. Následující řada modelů galaktického středu a tamních kolizí temné hmoty poukázala na fakt, že je vysoce nepravděpodobné, aby GCE vznikalo s pomocí WIMPS.
 
Di Mauro nyní porovnal data z Fermiho kosmického gama dalekohledu s měřením jiných astronomických anomálií, které byly zaznamenány detektorem kosmického záření PAMELA, upevněným k satelitu Resurs-DK No.1, a experimentálním modulem Alpha Magnetic Spectrometer, a ten byl zase v roce 2011 v rámci mise raketoplánu Endeavour namontován k Mezinárodní vesmírné stanici (ISS).
 
Italský fyzik použil především široký soubor dat z Fermiho dalekohledu, které shromáždil za poslední rok, přičemž analýzou minimalizoval nejistoty způsobené radiací na pozadí. Díky tomu měl k dispozici údaje o prostorovém rozložení GCE. A tak mohl některá dřívější vysvětlení vyloučit.
 
„Pokud by byl přebytek (gama záření) například způsoben interakcí mezi kosmickými paprsky a atomy, očekávali bychom jeho větší prostorové rozložení při nižších energiích a jeho nižší difúzi při vyšších energiích v důsledku šíření kosmických částic,“ vysvětluje fyzik. „Moje studie naopak zdůrazňuje, jak se prostorové rozložení přebytku nemění jako funkce energie.“
 
Což nikdy nebylo přímo pozorováno. Dalo by se to vysvětlit temnou hmotou. Částice temné hmoty by totiž mohly mít podobné energie. „Analýza jasně ukazuje, že přebytek gama paprsků je koncentrován v galaktickém středu, což je přesně to, co bychom očekávali v srdci Mléčné dráhy, pokud je ve skutečnosti temná hmota novým druhem částice,“ řekl Di Mauro.