Η σκοτεινή ύλη θα μπορούσε να είναι ελαφριά 

Από την ιστοσελίδα του Nature, 18 Μαρτίου 2004 

Οι ακτίνες γάμμα που έρχονται από το κέντρο του Γαλαξία μας θα μπορούσαν να είναι η υπογραφή της αόριστης σκοτεινής ύλης, ισχυρίζονται αστροφυσικοί. Οι ακτίνες γάμμα στηρίζουν μια εξωτική θεωρία για την σκοτεινή ύλη: ότι αποτελείται από πολύ ελαφριά σωματίδια.

Οι φυσικοί ξέρουν ότι ένα μεγάλο ποσοστό της μάζας του σύμπαντος δεν μπορεί να αποτελείται από αντικείμενα που μπορούμε να δούμε, όπως τα αστέρια και οι πλανήτες. Και στους γαλαξίες, όπως ο δικός μας, θα μπορούσε να υπάρχει τουλάχιστον δέκα φορές περισσότερη σκοτεινή ύλη από την κανονική ορατή ύλη.

Μια δημοφιλής ιδέα προτείνει ότι η "ελλείπουσα" σκοτεινή ύλη αποτελείται από, μέχρι τώρα μη αναγνωρισμένα, υποατομικά σωματίδια που είναι πολύ βαρύτερα από ολόκληρα άτομα της κανονικής ύλης αλλά που αλληλεπιδρούν μετά βίας με αυτήν, εκτός από τη βαρύτητα. Αυτά τα σωματίδια είναι τα WIMP (Ασθενώς Αλληλεπιδρώντα Σωματίδια με Μάζα).

Αλλά η Céline Boehm του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης στην Αγγλία και οι συνάδελφοί της σκέφτονται ότι τα σκοτεινά σωματίδια της ύλης δεν χρειάζονται να έχουν μεγάλη μάζα. Αντ' αυτού, σκέφτονται ότι θα μπορούσαν να είναι μεταξύ δέκα και χίλιες φορές ελαφρύτερα από ένα άτομο υδρογόνου.

Έρευνα με το δορυφόρο Integral

Τα στοιχεία τους προέρχονται από τα δεδομένα που συλλέγονται από έναν δορυφόρο της ESA, τον INTEGRAL, ο οποίος ψάχνει στον ουρανό για ακτίνες γάμμα. Ο δορυφόρος έχει χαρτογραφήσει τις κοσμικές πηγές των ακτίνων γάμμα που έχουν ενέργεια 511 keV. Τέτοιες ακτίνες είναι περίπου 200.000 φορές πιο ενεργητικές από τις ορατές ακτίνες του φωτός και παράγονται όταν τα ηλεκτρόνια εξαϋλώνονται με τα ποζιτρόνια.

Τον περασμένο Ιανουάριο, η ομάδα του Integral ανήγγειλε ότι οι ακτίνες γάμμα  των 511 keV προέρχονται από μια πηγή που κατανέμεται ομοιόμορφα στο κεντρικό τμήμα του Γαλαξία μας, στο διογκωμένο κέντρο του.

Η σκοτεινή ύλη είναι γνωστό ότι συγκεντρώνεται στην κεντρική διόγκωση του Γαλαξία μας, χάρις στις παρατηρήσεις που έχουν γίνει για το πώς η ελλείπουσα μάζα επιδρά πάνω στις τροχιές των αστεριών.

Η ομάδα της Boehm λέει ότι εάν η σκοτεινή ύλη αποτελούταν από σωματίδια με χαμηλή μάζα, αυτά τα σωματίδια θα μπορούσαν να παραγάγουν ποζιτρόνια και ηλεκτρόνια κατά τη σύγκρουση τους με αντιύλη. Είναι γνωστό ότι όταν η ύλη συγκρουστεί με την αντιύλη παράγονται ακτίνες γάμμα.

Οι ερευνητές υπολογίζουν ότι ο αριθμός τέτοιων σωματιδίων που απαιτείται για να παραγάγει ακτίνες γάμμα με ενέργεια 511 keV, που φάνηκαν από το INTEGRAL, ταιριάζει με την ποσότητα της σκοτεινής ύλης, που υπολογίζεται ότι περιέχει η γαλαξιακή διόγκωση.

"Οι αριθμοί είναι πραγματικά λογικοί", λέει η Boehm. Τα συμπεράσματά τους αυτά τα εκθέτουν στο τρέχον τεύχος του Physical Review Letters.

"Θα ήταν πολύ συναρπαστικό εάν αποδειχθεί πραγματικό", λέει ο αστρονόμος ακτίνων-γ Jürgen Knödlseder, του κέντρου d'Etude Spatiale des Rayonnements στην Τουλούζη της Γαλλίας, ο οποίος εργάζεται πάνω στα δεδομένα του INTEGRAL.

Αλλά ο Knödlseder προειδοποιεί ότι δεν είναι ακόμα καθαρό εάν η θεωρία της σκοτεινής ύλης της Boehm είναι πράγματι αναγκαία. Η πηγή των ποζιτρονίων θα μπορούσε να είναι τα άστρα που εκρήγνυνται, δηλαδή οι υπερκαινοφανείς, παρά τα εξωτικά σωματίδια. "Είναι ακόμα η πιο εύλογη πηγή των ακτίνων γάμμα", λέει.

Προτείνει δε ότι οι ακριβείς μετρήσεις της κατανομής των ακτίνων γάμμα - με την ενέργεια των 511 keV -  μπορούν να επιτρέψουν στους ερευνητές να επιλύσουν το ερώτημα εάν η πηγή είναι η σκοτεινή ύλη ή τα αστέρια.