Materia întunecată rămâne unul dintre cele mai mari mistere ale astrofizicii moderne. Invizibil și evaziv, nu emite și nici nu absoarbe lumină, făcându-l nedetectabil prin mijloace convenționale. Cu toate acestea, prezența sa este sugerată de efectele gravitaționale pe care le exercită asupra galaxiilor și structurii Universului. Recent, o echipă internațională de cercetători a făcut un pas major în această căutare datorită observațiilor făcute în Chile. Deși nu a fost detectat niciun semnal direct al materiei întunecate, rezultatele acestora ne permit să înțelegem mai bine proprietățile acestor particule ipotetice și să perfecționăm strategiile viitoare de observare.
De zeci de ani, fizicienii au încercat să dezlege misterul materiei întunecate, despre care se crede că reprezintă aproximativ 27% din masa totală a Universului. Spre deosebire de materia obișnuită, ea nu interacționează cu radiația electromagnetică, făcându-l complet invizibil. Pentru a o observa, oamenii de știință trebuie să se bazeze pe indicii indirecte, cum ar fi anomaliile în mișcările galaxiilor sau curbura gravitațională a luminii. În această căutare, cercetătorii se bazează pe dezintegrarea ipotetică a anumitor particule de materie întunecată în fotoni (particule de lumină). Aceste dezintegrări ar produce linii spectrale foarte fine, un fel de semnătură luminoasă specifică detectabilă folosind instrumente extrem de sensibile.
În deșertul Atacama din Chile a luat contur această posibilă descoperire. Echipa, care a inclus cercetători de la Universitatea Metropolitană din Tokyo, Kyoto Sangyo și alte instituții colaboratoare, a folosit spectrograful WINERED. Montat pe unul dintre telescoapele Magellan, echipat cu oglinzi de 6,5 metri în diametru, acest instrument este capabil să observe lumina infraroșie cu o precizie de neegalat. De ce observați în infraroșu? Deoarece unele particule de materie întunecată s-ar putea descompune prin emiterea de fotoni în acest interval de lungimi de undă. Concentrându-se pe galaxiile sferoidale pitice, bogate în materie întunecată, oamenii de știință au sperat să detecteze aceste linii spectrale celebre.
Pentru a-și maximiza șansele de succes, cercetătorii au implementat mai multe tehnici avansate. Prima, numită înclinare din cap, constă în scăderea luminii de fundal din cer, care este adesea prea strălucitoare, pentru a obține măsurători mai clare. Apoi au corectat efectele Doppler, cauzate de mișcările relative ale galaxiilor, pentru a alinia semnalele potențiale la aceeași referință. Prin combinarea datelor de la mai multe ținte, aceștia au reușit să reducă interferențele și să izoleze posibilele semne fine ale materiei întunecate. Observațiile lor s-au concentrat asupra particulelor cu mase între 1,8 și 2,7 eV (electronvolți), o gamă care a fost puțin explorată până în prezent.
Deși nu a fost detectat niciun semnal definitiv al materiei întunecate, acest studiu marchează un pas important înainte. Cercetătorii au reușit să stabilească cele mai strânse constrângeri până în prezent privind durata de viață a particulelor ipotetice din acest interval de masă. Aceste noi limite fac posibilă excluderea anumitor modele teoretice și ghidarea cercetărilor viitoare. „Cu doar patru ore de observare, am demonstrat că spectroscopia în infraroșu de înaltă rezoluție este capabilă să atingă sensibilitatea necesară pentru a explora acest interval de masă”, explică Wen Yin, primul autor al studiului publicat în revista Physical Review Letters. „Acest lucru deschide calea către noi observații, nu numai cu WINERED, ci și cu alte telescoape precum Subaru.”
Cercetătorii au remarcat unele semnale în exces în datele lor. Deși nu pot fi încă atribuite materiei întunecate, aceste anomalii necesită o analiză suplimentară. Cu aceste rezultate, echipa deja planifică ceea ce urmează. O nouă generație de spectrografe, special concepute pentru căutarea materiei întunecate, ar putea vedea lumina zilei. Aceste instrumente, instalate pe telescoape cu deschidere mai mică, ar face posibilă extinderea considerabilă a timpului de observare și explorarea unei game mai largi de ținte.
Loading ...
