Tamna tvar je arhitekt kozmičke strukture velikih razmjera i motor koji stoji iza pravilne rotacije galaksija. To je neizostavan dio fizike našeg svemira - a znanstvenici još uvijek ne znaju od čega se sastoji. Najnoviji podaci Plancka sugeriraju da tajanstvena tvar čini 26,2% kosmosa, što ga čini gotovo pet i pol puta većim od uobičajene, svakodnevne materije. Sada su četiri europska istraživača nagovijestila da će možda imati otkriće na svojim rukama: signal u rendgenskom svjetlu koji nema poznati uzrok, a može biti dokaz dugo tražene interakcije između čestica - naime, uništenja mraka smeta.
Kad astronomi žele proučiti objekt na noćnom nebu, poput zvijezde ili galaksije, započinju analizom njegove svjetlosti kroz sve valne duljine. To im omogućuje da vizualiziraju uske tamne linije u spektru objekta, nazvane apsorpcijske linije. Linija apsorpcije nastaju zato što zvijezde ili elementi galaksije upijaju svjetlost određene valne duljine, sprečavajući većinu fotona s tim energijama da dođu do Zemlje. Slično tome, međusobno povezane čestice također mogu ostaviti linije emisije u spektru zvijezde ili galaksije, svijetle linije koje nastaju kada se suvišni fotoni emitiraju preko subatomskih procesa poput uzbuđenja i raspada. Gledajući pažljivo ove emisijske linije, znanstvenici obično mogu naslikati čvrstu sliku fizike koja se događa drugdje u kozmosu.
Ali ponekad znanstvenici pronalaze liniju emisija koja je zbunjujuća. Početkom ove godine, istraživači iz Laboratorija za fiziku i kozmologiju čestica (LPPC) u Švicarskoj i Sveučilište Leiden u Nizozemskoj identificirali su višak energije u rendgenskom svjetlu koji dolazi i iz galaksije Andromeda i iz zvijezde Perseus: emisijska linija s energijom oko 3,5keV. Niti jedan poznati postupak ne može objasniti ovu liniju; međutim, u skladu je s modelima teorijskog sterilni neutrino - čestica za koju mnogi znanstvenici smatraju da je glavni kandidat za tamnu materiju.
Istraživači vjeruju da bi ta čudna emisijska linija mogla biti posljedica uništenja ili raspada ovih čestica tamne materije, procesa za koji se misli da oslobađa rendgenske fotone. Zapravo, činilo se da je signal najjači u najgušćim područjima Andromede i Perzeja i sve više se difuzno udaljava od središta, distribucije koja je također karakteristična za tamnu tvar. Uz to, signal je izostao iz timskih opažanja dubokog, praznog prostora, što je impliciralo da je pravi, a ne samo instrumentalni artefakt.
U uvodnom tisku svojih radova, istraživači pažljivo ističu da je signal slab prema znanstvenim standardima. Odnosno, oni mogu biti samo 99,994% sigurni da je to pravi rezultat, a ne samo gruba statistička fluktuacija, razina pouzdanosti koja je poznata kao 4σ, (Zlatni standard za otkriće u znanosti je 5σ: rezultat koji se s 99,9999% pouzdanosti može proglasiti "istinitim". Drugi znanstvenici nisu nimalo sigurni da je tamna tvar ipak dobro objašnjenje. Prema predviđanjima koja su napravljena na temelju mjerenja Lyman-alfa šume - to jest spektralni obrazac apsorpcije vodika i emisije fotona unutar vrlo udaljenih, vrlo starih plinskih oblaka - svaka čestica koja se smatra tamnom tvari trebala bi imati energiju iznad 10keV - više nego dvostruko više energije ovog najnovijeg signala.
Kao i uvijek, proučavanje kozmologije obuzet je misterijama. Hoće li se ta određena emisijska linija pokazati sterilnim neutrinom (a time i tamnom tvari) ili ne, čini se da je signal nekog fizičkog procesa koji znanstvenici još ne razumiju. Ako buduća zapažanja mogu povećati sigurnost ovog otkrića na 5σna razini, astrofizičari će imati još jedan fenomen koji će uzeti u obzir - uzbudljiv izgled, bez obzira na konačni rezultat.
Istraživanje tima prihvaćeno je u Pisma fizičkog pregleda i bit će objavljeno u narednom broju.
