Titokzatos gamma-sugárzás a Tejútrendszer középpontjából: a sötét anyag még mindig esélyes magyarázat

A jelenséget „Galactic Center Excess” néven ismerik: egy hatalmas, gömbszerű gamma-sugárzási fénylés, amely több ezer fényévre nyúlik ki a galaxis középpontjából. A nagy energiájú sugárzás eredete több mint tíz éve vita tárgya, és a kutatók máig nem jutottak egyértelmű magyarázatra.

Pulsárok vagy sötét anyag? A vita tovább folytatódik

A lehetséges magyarázatok között szerepel egy gyorsan forgó neutroncsillagokból álló populáció, az úgynevezett pulzárok jelenléte is. Ezek az objektumok erős sugárzást bocsátanak ki, és egyes modellek szerint akár a megfigyelt gamma-fénylésért is felelősek lehetnek.

Az egyik legizgalmasabb alternatíva azonban a sötét anyaghoz kapcsolódik. Ez a rejtélyes anyag az univerzum teljes anyagtartalmának mintegy 85 százalékát teszi ki, mégis láthatatlan, mivel nem lép kölcsönhatásba a fénnyel, és a hétköznapi anyaggal is csak nagyon gyengén hat.

Egyes elméletek szerint a sötét anyag részecskéi önmaguk antipartikula-párjai is lehetnek. Ha ezek találkoznak, megsemmisítik egymást, és nagy energiájú gamma-sugárzást hoznak létre. Ez elvileg magyarázhatná a galaxis középpontjában észlelt fénylést.

A probléma az, hogy a sötét anyag várhatóan ritkán lép kölcsönhatásba önmagával, így a jelenség csak ott lenne számottevő, ahol rendkívül sűrűn koncentrálódik – például a galaxis magjában.

Gépi tanulás segített újraértékelni a jelet

A bécsi egyetem kutatója, Florian List és kollégái új megközelítést alkalmaztak a rejtély vizsgálatára: gépi tanulási modellt képeztek ki több mint egymillió szimulált gamma-sugárzási mintán.

A korábbi vizsgálatok arra jutottak, hogy a jelenséget akár sok, eddig fel nem bontott fényforrás – például pulzárok – is okozhatják. Az új eredmények azonban arra utalnak, hogy ezek a források jóval halványabbak lehetnek, mint korábban feltételezték.

Ez viszont a sötét anyag szempontjából kedvező fejlemény: ha a pulzárok valóban ennyire halványak, akkor számuknak rendkívül magasnak kellene lennie ahhoz, hogy magyarázzák a megfigyelt gamma-sugárzást. A számítások szerint akár 35 ezer ilyen objektumra is szükség lenne a galaxis központjában.

„Új elemzésünk azt mutatja, hogy a forrásoknak annyira halványaknak kellene lenniük, hogy szinte megkülönböztethetetlenek lennének a sötét anyag annihilációja által várt sugárzástól” – mondta Nick Rodd, a Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratórium kutatója.

A rejtély tovább él

A kutatók hangsúlyozzák, hogy az eredmények nem bizonyítják a sötét anyag szerepét, de fontos lépést jelentenek a lehetőségek tisztázásában. A galaktikus központból érkező gamma-sugárzás eredete továbbra is nyitott kérdés marad.

„A Galactic Center Excess az asztrofizika egyik legrégebb óta vitatott rejtélye”

– fogalmazott Florian List. „Eredményeink nem mutatják ki, hogy a sötét anyag felelős a jelért, de azt igen, hogy ezt a lehetőséget még nem lehet kizárni.”

A kutatás így nem lezárja, hanem tovább élénkíti a vitát arról, mi is történik galaxisunk legbelső régiójában – és hogy a modern fizika egyik legnagyobb rejtélye, a sötét anyag, valóban kulcsszerepet játszik-e benne.