الأبحاث المنشورة في مجلة علم الكونيات وفيزياء الجسيمات الفلكيةيمكن أن يكون خطوة مهمة في البحث الذي دام قرنًا تقريبًا عن المادة المظلمة. يدعي البروفيسور تومونوري توتاني من جامعة طوكيو أنه اكتشف أشعة جاما التي من المحتمل أن تأتي من تصادم جسيمات المادة المظلمة المعروفة باسم WIMPs (الجسيمات الضخمة ضعيفة التفاعل).

“لطالما كان من المتوقع أن تقوم الجسيمات ضعيفة التفاعل (WIMPs) بتدمير وإصدار أشعة جاما، مما أدى إلى إجراء العديد من عمليات البحث.

وباستخدام 15 عامًا من البيانات المستقاة من تلسكوب فيرمي وطريقة جديدة تركز على هالة درب التبانة، حددت أشعة جاما المشابهة للإشارة الصادرة من المادة المظلمة.

لماذا هالة درب التبانة

تشرح المادة المظلمة سبب عدم تفكك المجرات: فالمادة العادية لا تخلق جاذبية كافية لربطها ببعضها البعض. وجزيئاته لا تمتص الضوء ولا تعكسه ولا ينبعث منه، لذا لا يمكن ملاحظتها بشكل مباشر. تتفاعل الجسيمات ضعيفة التفاعل (WIMPs) مع القوى الأخرى بشكل ضعيف للغاية، ولكن عند الاصطدام فإنها تفني، وتصدر أشعة غاما.

في السابق، كان علماء الفلك يبحثون عن إشارات في مركز المجرة، لكن الإشعاع النجمي المكثف والنجوم النابضة خلقت خلفية قوية. ركز توتاني على منطقة الهالة، وهي سحابة شبه كروية تحيط بقرص المجرة مع تركيز عالٍ من المادة المظلمة. وهناك اكتشف أشعة جاما عالية الطاقة تتوافق مع شكل الإشارة النظرية الناتجة عن إبادة WIMP.

كيف تم تحديد ذلك؟

استخدم توتاني 15 عامًا من ملاحظات فيرمي، باستثناء الدرجات العشر المركزية لمجرة درب التبانة لتقليل الضوضاء في الخلفية. قام بقياس شدة أشعة جاما وقام ببناء طيف طاقة يطابق نماذج إبادة الجسيمات الضخمة ضعيفة التفاعل (WIMPs) التي تنتج أزواجًا من كواركات b أو بوزونات W. تم حساب تردد الاصطدام أيضًا وكان متسقًا مع التوقعات النظرية.

وقال توتاني: “على أقل تقدير، هذا هو المرشح الواعد لانبعاث المادة المظلمة المعروف حتى الآن”.

المتشككون والتفسيرات البديلة

وعلى الرغم من البيانات المثيرة للإعجاب، يحذر الخبراء من أن الإشارة قد يكون لها مصادر أخرى. النجوم النابضة، وتصادمات النجوم النيوترونية، والثقوب السوداء، وحتى الرياح الشمسية، قادرة على إنتاج أشعة غاما عالية الطاقة.

“اللعنة، نحن نحصل على أشعة جاما من الشمس”، قال أحد علماء الفيزياء في مختبر فيرمي.

وأضاف دان هوبر من جامعة ويسكونسن أن بيانات فيرمي تم تحليلها من قبل باحثين آخرين لفترة طويلة، ولم يسجل أحد مثل هذا الفائض. يقترح أن إشارة توتاني قد تكون قطعة أثرية في التحليل أو خطأ في الخلفية حيث يمتص النموذج الإشعاع منخفض الطاقة ويخلق الوهم بتجاوز الطاقة العالية.

ما الذي يجعل هذا الاكتشاف مهمًا؟

إذا تم تأكيد الإشارة سيكون هذا أول دليل مباشر على إبادة WIMP. سيجعل من الممكن توضيح توزيع المادة المظلمة حول المجرات، وفهم كثافتها ومساهمتها في مجال الجاذبية.. وحتى مع وجود الشكوك، يساعد هذا البحث في تحسين طرق البحث، ويحدد مجالات جديدة للمراقبة ويحث على مراجعة النظريات حول تكوين الكون.

ويخطط توتاني للبحث عن إشارات مماثلة في مناطق أخرى من السماء ويأمل في التحقق المستقل.

قال هوبر: “أنا سعيد لأن الناس يجربون طرقًا مختلفة، لكن هذا لا يجعلنا متأكدين تمامًا من أن هذه إشارة للمادة المظلمة”.

يستمر البحث عن المادة المظلمة، وكل محاولة جديدة تقرب العلماء من فهم المادة غير المرئية التي تشكل إطار كوننا.