Mūsdienu kosmoloģiju pavada viena no lielākajām mīklām – tumšā viela. Tā ir neredzama, nesataustāma, neizstaro un neatstaro gaismu, tomēr bez tās Visums nespētu saglabāt savu struktūru. Zinātnieki uzskata, ka lielākā daļa vielas no mums ir vienkārši apslēpta, un viss, ko redzam ar teleskopiem, ir tikai plāna virskārta – vien daži procenti no kopējā. Tagad jaunā pētījuma autori apgalvo, ka NASA Fermi gamma staru teleskops, iespējams, pirmo reizi ir fiksējis tumšās vielas signālu. Vai tas ir pierādījums, uz kuru pasaule gaidījusi gadu desmitiem, vai arī kārtējais viltus trauksmes zvans, kas nākotnē pazudīs no virsrakstiem?
Gamma stari no Piena Ceļa centra pārsteidz zinātniekus
NASA Fermi teleskops jau piecpadsmit gadus novēro augstas enerģijas gamma starojumu, meklējot kosmiskus procesus, kurus optiskie instrumenti nespēj uztvert. Jaunākie dati atklāja dīvainu enerģijas avotu – spīdumu Piena Ceļa centrā, kura raksturlielumi pārsteidzoši līdzinās teorētiskajam tumšās vielas darbības modelim.
Pētījuma autors, Tokijas Universitātes astronomijas profesors Tomonori Totani, norāda: ja rezultāti apstiprināsies, tā būs pirmā reize cilvēces vēsturē, kad tumšā viela kļūs „redzama” ne tikai vienādojumos, bet arī reālos mērījumos. Tas izklausās patiesi apvērsumu nesoši – ar vienu teikumu varētu satricināt visu zinātnes pasauli: „mēs to ieraudzījām”.
Jums varētu patikt šie:
Tomēr pats pētījuma autors aicina saglabāt piesardzību. Šis signāls prasa neatkarīgu apstiprinājumu: tas jāmeklē citos debess reģionos, citās galaktikās un citos gamma starojuma avotos. Šī vēl nav diena, kad noslēpumi izgaist un Visums pēkšņi kļūst pašsaprotams. Tas ir – iespējams – tikai pirmais solis šajā virzienā.
Kas ir WIMP un kāpēc tas ir svarīgi?
Ja tumšā viela patiešām sastāv no daļiņām, tās neatgādina nevienu no mums zināmajām daļiņām. Viens no populārākajiem teorētiskajiem kandidātiem ir vāji mijiedarbīga masīva daļiņa, saukta arī par WIMP. Šādas daļiņas praktiski nereāģē uz parasto vielu: tās nesadarbojas ar gaismu, elektrisko lādiņu vai atomiem. Tās vienkārši pastāv un dara vienu noteiktu lietu – pievelk visu ar gravitācijas spēku.
Tumšo vielu jau gadu desmitiem izdodas konstatēt tikai pēc tās gravitācijas ietekmes, nevis pēc gaismas. Taču, ja divas WIMP daļiņas savstarpēji saduras un savā starpā „iznīcinās”, tām vajadzētu izstarot gamma starus – tieši tādus, kādus Fermi teleskops, šķiet, tagad novēro.
Totani pētījumā apgalvots, ka reģistrētais starojums veido halu ap Piena Ceļa galaktikas centru, turklāt tā enerģija – līdz pat 20 gigaelektronvoltiem – atbilst teorētiskajām prognozēm. Vai tiešām iespējams, ka tumšā viela mūsu acu priekšā ir spīdējusi jau gadiem, bet mēs to pamanījām tikai tagad?
Zinātnieki piebremzē sajūsmu – šī nav pirmā un nebūs pēdējā anomālija
Šis atklājums atgādina agrāku stāstu – tā saukto „Piena Ceļa centra pārmērīgo starojumu”, kas 2009. gadā tika konstatēts, analizējot tos pašus Fermi datus. Toreiz izskanēja skaļi paziņojumi, ka tas varētu būt tumšās vielas signāls. Teju divas desmitgades vēlāk diskusijas nav pierimušas: daļa zinātnieku to skaidro ar pulsariem, citi – ar sarežģītu kosmiskā gāzes struktūru vai vienkārši ar datu troksni. Šādi piemēri labi atmiņā, un tāpēc šobrīd tiek prasīta īpaši liela piesardzība.
Jums varētu patikt šie:
Jorkas Universitātes fiziķis Šons Tulins uzsver, ka patiesu signālu var ieraudzīt tikai tad, ja izdodas precīzi atdalīt visu fona starojumu. Šajā jomā iespējamo kļūdu amplitūda ir milzīga – pietiek trokšņu korekciju veikt mazliet nepareizi, un uzrodas šķietams gaismas avots, kas reāli nemaz neeksistē. Ja tas patiešām būtu tumšās vielas signāls, būtu jāatbild uz veselu virkni jautājumu: kādas ir šīs vielas īpašības, kāda ir tās masa, kā tā tieši iedarbojas, kāds ir tās „paraksts” Visumā? Kamēr uz šiem jautājumiem nav skaidru atbilžu, par lielu uzvaru runāt ir pāragri.
Taču Tulins nezaudē optimismu. Ja signāls izrādīsies īsts, tas var kļūt par vienu no 21. gadsimta nozīmīgākajiem zinātniskajiem sasniegumiem. Šādā gadījumā WIMP daļiņu meklēšanai varētu pielietot arī citus paņēmienus – pazemes detektorus, daļiņu paātrinātājus vai speciālus eksperimentus laboratorijās. Viens izrāviens varētu atvērt durvis pavisam jaunai fizikas ērai.
Tumšā viela – lielais izrāviens vai tikai kārtējā kosmiskā ilūzija?
Šobrīd izskan ļoti vilinoša doma: NASA teleskops, iespējams, ir „ieraudzījis” kaut ko tādu, kas līdz šim eksistēja vien teorijās. Tomēr zinātne necieš pārsteidzīgas uzvaras fanfaras. Šis pētījums nav galīgā atbilde, bet gan jautājums, kas var izrādīties vai nu liels atklājums, vai arī kārtējā nepiepildītā cerība.
Kā paši zinātnieki saka, neviens vēl „necels mājas” uz šī signāla pamata. Anomālijas nāk un iet. Taču dažas no tām, tāpat kā šī, paliek virs mums karājamies ilgi – gluži kā apsolījums, ka kaut kur tomēr pastāv patiesa atbilde.
Varbūt tieši tagad ir sācies skats uz Visuma neredzamo pusi. Taču, lai tumšā viela kļūtu par apstiprinātu faktu, nevis tikai hipotēzi, tā ir jāpierāda ar vairākiem neatkarīgiem novērojumiem. Citas galaktikas, citas observatorijas, citas metodes – tikai tad varēsim droši pateikt, vai šis spīdums bija īsts, vai arī Visums vienkārši pajokoja par cilvēku ziņkāri.
Pašlaik mūsu rokās ir tas, kas zinātnei ir pats vērtīgākais – jautājums, kas rosina domāt. Vai mēs pirmo reizi ieraudzījām tumšo vielu, vai tikai ēnu uz sienas? Nākamie gadi var izrādīties izšķiroši.
Foto ir ilustratīvi © Unsplash.
