ذرات سنگین با برهمکنش ضعیف در کیهان
ماده تاریک، مادهای غیرنورانی و عمدتاً ناشناخته است که تصور میشود بیشتر ماده جهان را تشکیل میدهد. این ماده تنها با اثرات گرانشی خود بر سایر اجرام ردیابیپذیر بوده است. برای مثال، فریتس زویکی، اخترشناس، در مقالهای بنیادین در سال ۱۹۳۳ نشان داد که شتاب گردش کهکشانهای دوردست بسیار بیشتر از چیزی است که با جرم دیدنپذیر توضیح داده شود و همین اختلاف نشان میدهد که باید نیروی گرانشی ماده تاریک در پس این رفتار پنهان باشد.
«اگر سیگنال دیدنشده واقعاً از ماده تاریک باشد، کشفی خارقالعاده است»
فرضیههای مختلفی معرفی ماهیت ماده تاریک مطرح شده، اما بسیاری از اخترشناسان امروز معتقدند این ماده از ذرات زیراتمی ساخته شده است. پژوهش توتانی بر یکی از مشهورترین گزینهها، یعنی ذرات سنگین با برهمکنش ضعیف یا WIMP، متمرکز است.
ذرات WIMP خارج از «مدل استاندارد» فیزیک ذرات قرار میگیرند؛ مدلی که با عملیات موفق رفتار بیشتر ذرات شناختهشده را توضیح میدهد، اما وجود ماده تاریک و نیروی گرانش را در بر نمیگیرد. این ذرات سنگینتر از پروتون هستند و بهسختی با ماده معمولی برهمکنش میکنند. بااینحال، زمانی که دو WIMP به یکد برنامهیگر برخورد میکنند، از بین میروند و در جریان این برخورد پرانرژی، ذرات تازهای زاده میشود؛ از جمله فوتونهای پرتو گاما.
ماده تاریک؛ هست یا خیر؟
پژوهشهای متعدد با هدف یافتن پرتوهای گامای حاصل از برخورد ذرات سنگین با برهمکنش ضعیف، مرکز کهکشان راهشیری را هدف قرار دادهاند؛ منطقهای که انتظار میرود تراکم ماده تاریک در آن بالا باشد. دادههای ۱۵ سال رصد تلسکوپ فرمی نشان میدهد تابشهای گاما «در ساختاری هالهایشکل در جهت مرکز کهکشان راهشیری» دیده میشود که «با شکل هاله ماده تاریک» تطابق دارد.
این پرتوهای گاما شدت بالایی دارند و انرژی فوتون آنها به حدود ۲۰ گیگاالکترونولت (۲۰ میلیارد الکترونولت) میرسد. طبق بیانیهی منتشرشده، این مقدار انرژی «با تابش پیشبینیشده از نابودی WIMPهای فرضی» و نیز بسامد مورد انتظار برای این نابودی همخوانی دارد.
