Materia întunecată este una dintre cele mai mari enigme din astrofizică. Deși oamenii de știință estimează că reprezintă aproximativ 85% din masa universului, natura sa rămâne necunoscută. Cu toate acestea, un studiu recent poate oferi o nouă perspectivă asupra acestui mister. Prin observarea centrului galaxiei noastre Calea Lactee, cercetătorii au sugerat că o formă de materie întunecată mult mai ușoară decât cea preconizată de modelele actuale ar putea fi responsabilă pentru un fenomen ciudat și inexplicabil: ionizarea hidrogenului în inima galaxiei.
În centrul galaxiei noastre, un fenomen ciudat i-a intrigat pe cercetători de zeci de ani: nori gigantici de hidrogen încărcat pozitiv. Acest mister este deosebit de ciudat, deoarece în starea sa naturală, hidrogenul este neutru, fără sarcină electrică. Principala provocare pentru oamenii de știință este să răspundă la următoarea întrebare: ce poate furniza suficientă energie pentru a extrage electroni din acești atomi de hidrogen și a-i încărca pozitiv? Până acum, ionizarea hidrogenului era explicată în mare măsură prin razele cosmice, particule extrem de energetice care călătoresc prin univers. Cu toate acestea, cercetătorii au observat că semnăturile energetice asociate cu ionizarea nu se potriveau suficient cu așteptările create de razele cosmice. Acestea pur și simplu nu au fost suficient de puternice pentru a explica acest fenomen. Aici intervine munca dr. Shyam Balaji și a echipei sale de cercetare.
Analizând semnăturile energetice care vin din centrul Căii Lactee, oamenii de știință au descoperit indicii care sugerează prezența unei surse ciudate, neîntrerupte de energie. Ea a fost prezentată într-un articol publicat în Physical Review Letters. Această sursă este diferită de oricare alta observată până acum în univers. Potrivit cercetătorilor, această energie ar putea proveni dintr-o formă de materie întunecată foarte diferită de cea pe care o cunoaștem de obicei. Materia întunecată, care reprezintă aproximativ 85% din masa Universului, rămâne unul dintre cele mai mari mistere ale astrofizicii. În mod tradițional, este asociat cu particule masive numite WIMP (particule masive care interacționează slab), care interacționează foarte puțin cu materia obișnuită, ceea ce le face dificil de detectat. Noul studiu sugerează că aceasta ar putea fi o materie întunecată mult mai ușoară, un tip de particule mai puțin masiv, dar capabilă să producă energia necesară pentru ionizarea hidrogenului. Mai exact, echipa sugerează că particulele minuscule de materie întunecată s-ar putea anihila unele pe altele atunci când se ciocnesc. Acest proces ar elibera apoi particule încărcate care ar putea ioniza hidrogenul prin eliberarea electronilor din atomii lor, ceea ce corespunde ionizării observate în centrul Căii Lactee.
Dacă se confirmă ipoteza materiei întunecate mai ușoare și mai subtile, ar putea revoluționa abordarea tradițională a cercetării materiei întunecate. Într-adevăr, majoritatea experimentelor științifice efectuate pe Pământ se bazează pe ideea că materia întunecată este compusă din particule masive care se presupune că interacționează foarte slab cu materia obișnuită. Această muncă implică de obicei experimente subterane sau acceleratoare de particule care încearcă să surprindă interacțiunile rare dintre aceste particule de materie întunecată și materia clasică. Dacă aceste noi particule mai ușoare există, ele ar putea eluda multe teste efectuate până acum și ar putea determina cercetătorii să regândească metodele de detectare.
Această descoperire ridică, de asemenea, întrebări mai fundamentale despre univers în ansamblu. Unul dintre puzzle-urile care ar putea fi rezolvate cu această materie întunecată mai ușoară se referă la un fenomen observat în centrul Căii Lactee: „linia de emisie de 511 keV”. Această semnătură specială din spectrul de raze X a reprezentat un adevărat puzzle pentru astrofizicieni, deoarece nu părea să poată fi explicată prin surse cunoscute, cum ar fi exploziile de supernove sau interacțiunile clasice dintre stele și gaz. Potrivit cercetătorilor, această linie de emisie ar putea fi de fapt cauzată de materia întunecată ușoară. Într-adevăr, particulele mai ușoare de materie întunecată s-ar putea anihila reciproc și ar putea produce particule încărcate similare cu cele generate în timpul ionizării hidrogenului, eliberând astfel energie sub formă de raze X.
