Kada pomislite na univerzum, verovatno zamišljate beskrajno prostranstvo ispunjeno zvezdama, galaksijama i planetama. Međutim, sve što možemo da vidimo – svaka zvezda, svaka planeta, pa i mi sami – čini samo mali deo, oko 15%, ukupne materije u kosmosu. Šta čini onih preostalih, misterioznih 85%? To je jedno od najvećih pitanja u nauci, a čini se da su astronomi upravo dobili prvi pravi nagoveštaj odgovora.
Galaksije. Ovo između je verovatno tamna materija
- Većina univerzuma je nevidljiva
Tamna materija, supstanca koja čini najveći deo našeg univerzuma, nadmašuje sve čestice obične materije u odnosu pet prema jedan. To znači da sve što poznajemo i od čega smo sačinjeni čini svega 15% mase univerzuma, dok preostalih 85% pripada tamnoj materiji. Ova činjenica je zapanjujuća jer iz temelja menja našu percepciju o mestu koje zauzimamo u kosmosu – mi nismo pravilo, već izuzetak.
- Znali smo da je tu, ali samo po njenim "duhovima"
Decenijama je postojanje tamne materije bilo samo teorija, zaključak izveden isključivo na osnovu njenih gravitacionih efekata. Naučnici je nikada nisu direktno posmatrali, već su samo videli njen uticaj na vidljivu materiju, poput gravitacionih "duhova" koji proganjaju kosmos.
Dva ključna istorijska opažanja potvrdila su njeno postojanje. Prvo, astronom Fric Cviky je 1933. godine primetio da vidljiva masa galaksija u jatu Koma stvara previše slabu gravitaciju da bi ih zadržala na okupu. Prema proračunima, jato je trebalo da se raspadne, što je ukazivalo na postojanje ogromne količine nevidljive mase. Zatim, tokom 1970-ih, astronomkinja Vera Rubin otkrila je da se spoljne ivice spiralnih galaksija okreću jednako brzo kao i njihovi centri, što je moguće samo ako su galaksije uronjene u ogroman, nevidljiv oreol mase. Ovo nisu bila direktna viđenja, već gravitacioni "otisci prstiju".
- Kako nešto nevidljivo može da stvori svetlost?
Tamna materija je "tamna" jer ne emituje, ne apsorbuje niti reflektuje svetlost. Razlog za to je što ona interaguje veoma slabo, ili uopšte ne, sa elektromagnetnim zračenjem. Zbog toga je praktično nevidljiva na svim talasnim dužinama svetlosti.
Međutim, teorija je predvidela jednu teorijsku mogućnost. Ako se čestice tamne materije, poput teorijskih "Slabo Interagujućih Masivnih Čestica" (WIMP), međusobno sudare i "anihiliraju" (ponište), trebalo bi da proizvedu pljusak drugih čestica, uključujući i fotone visoke energije poznate kao gama-zraci. Upravo je ova teorija omogućila naučnicima da krenu u lov na specifičan svetlosni potpis tamne materije.
- Prvi "pogled": Signal iz srca Mlečnog puta
Tim istraživača, predvođen Tomonorijem Totanijem sa Univerziteta u Tokiju, iskoristio je NASA-in Fermi gama-zračni svemirski teleskop da pretraži centar naše galaksije – mesto gde bi tamna materija trebalo da bude najgušća – u potrazi za predviđenim signalom anihilacije.
I pronašli su ga. Tim je detektovao gama-zrake sa specifičnom energijom od 20 gigaelektronvolti, koji formiraju strukturu nalik oreolu oko centra Mlečnog puta. Oblik ovog zračenja se gotovo savršeno poklapa sa očekivanim oblikom oreola tamne materije. Povrh toga, energetska vrednost ovih gama-zraka odgovara predviđanjima za anihilaciju WIMP čestica, za koje se teoretisalo da imaju masu oko 500 puta veću od mase protona.
"Ako je ovo tačno, prema mom saznanju, to bi bio prvi put da je čovečanstvo 'videlo' tamnu materiju. I ispostavlja se da je tamna materija nova čestica koja nije uključena u trenutni standardni model fizike čestica. Ovo označava veliki napredak u astronomiji i fizici." — Tomonori Totani
Zaključak: Novo poglavlje u fizici?
Iako će naučnoj zajednici biti potrebno još podataka za konačnu potvrdu, ovo otkriće predstavlja monumentalan korak napred u rešavanju misterije stare skoro jedan vek. Po prvi put, možda nismo samo osetili gravitacioni uticaj tamne materije, već smo videli njen direktan potpis. Ako smo zaista svedoci signala nove fundamentalne čestice prirode, šta nas još čeka u 85% univerzuma koji tek počinjemo da otkrivamo?