Ακραία φαινόμενα που παρατηρήθηκαν στο κέντρο του Γαλαξία μας ίσως να αποκαλύπτουν έναν νέο «ύποπτο» τύπο σκοτεινής ύλης, κάτι που οι επιστήμονες δεν είχαν αντιληφθεί μέχρι σήμερα. Αν αυτή η υπόθεση αποδειχτεί σωστή, ίσως να είχαμε παραβλέψει την υποτονική χημική επίδραση της σκοτεινής ύλης στο σύμπαν.
Η νέα υπόθεση για τη σκοτεινή ύλη
Αυτή η νέα υπόθεση προτείνει ότι η σκοτεινή ύλη μπορεί να είναι πολύ πιο ελαφριά από τους σημερινούς υποψήφιους τύπους και να διαθέτει την ικανότητα να αυτοκαταστρέφεται. Αυτό σημαίνει ότι όταν δύο σωματίδια σκοτεινής ύλης συναντιούνται, καταστρέφονται, απελευθερώνοντας ένα αρνητικά φορτισμένο ηλεκτρόνιο και το αντίστοιχό του, το ποζιτρόνιο.
Αυτή η διαδικασία, καθώς και η πλημμύρα ηλεκτρονίων και ποζιτρονίων, προσφέρουν την ενέργεια που απαιτείται για να αφαιρεθούν ηλεκτρόνια από ουδέτερα άτομα, προκαλώντας την ιονισμένη ύλη, ειδικά στην πυκνή ατμόσφαιρα του κεντρικού μοριακού ζώνης (CMZ) του γαλαξία μας.
Ακόμα κι αν η αυτοκαταστροφή της σκοτεινής ύλης συμβαίνει σπάνια, είναι λογικό ότι σε περιοχές με υψηλή συγκέντρωση, όπως το κέντρο των γαλαξιών, θα συμβαίνει πιο συχνά.
Η επίδραση στο κέντρο του γαλαξία
«Προτείνουμε ότι η σκοτεινή ύλη, ελαφρύτερη από το πρωτόνιο, μπορεί να ευθύνεται για ένα παράξενο φαινόμενο στο κέντρο του Γαλαξία μας», δήλωσε ο επικεφαλής της ομάδας και Μεταδιδακτορικός Ερευνητής στο King’s College του Λονδίνου, Σάγιαμ Μπαλάτζι.
«Σε αντίθεση με τους περισσότερους υποψήφιους τύπους σκοτεινής ύλης, οι οποίοι μελετώνται κυρίως μέσω των βαρυτικών τους επιδράσεων, αυτή η μορφή της σκοτεινής ύλης μπορεί να αποκαλύψει την παρουσία της μέσω του ιονισμού της ύλης γύρω από την περιοχή του CMZ, αποσπώντας ηλεκτρόνια από τα άτομα».
Η χημεία της σκοτεινής ύλης
Η σκοτεινή ύλη υπολογίζεται ότι αποτελεί το 85% της ύλης του σύμπαντος, αλλά λόγω της μη αλληλεπίδρασής της με το φως, δεν μπορεί να παρατηρηθεί άμεσα. Η παρουσία της ανιχνεύεται μόνο μέσω των βαρυτικών της επιδράσεων, οι οποίες επηρεάζουν το φως και την «κανονική» ύλη γύρω μας.
Η νέα αυτή υπόθεση υποστηρίζει ότι ορισμένα σωματίδια σκοτεινής ύλης, όπως το υποψήφιο μοντέλο που προτείνεται, αυτοκαταστρέφονται και προκαλούν ιονισμό στην περιοχή του CMZ. Αυτό το γεγονός δημιουργεί υπογραφές στην περιοχή, οι οποίες μπορούν να μετρηθούν και να καταγραφούν.
Το χημικό σήμα στο CMZ
Στην πυκνή περιοχή του CMZ, τα ποζιτρόνια δεν μπορούν να ταξιδέψουν μακριά πριν αλληλεπιδράσουν με μόρια υδρογόνου, αποσπώντας τα ηλεκτρόνια τους. Αυτή η διαδικασία καθιστά την ιονισμένη ύλη πολύ πιο αποτελεσματική στην περιοχή αυτή.
«Το μεγαλύτερο πρόβλημα που επιλύει αυτό το μοντέλο είναι η υπερβολική ιονισμένη ύλη στο CMZ», είπε ο Μπαλάτζι. «Οι κοσμικές ακτίνες, οι οποίες συνήθως είναι υπεύθυνες για τον ιονισμό, δεν φαίνεται να είναι αρκετές για να εξηγήσουν το υψηλό επίπεδο ιονισμού που παρατηρούμε».
Οι κοσμικές ακτίνες είναι φορτισμένα σωματίδια που ταξιδεύουν με ταχύτητες κοντά στην ταχύτητα του φωτός, αλλά το σήμα ιονισμού από το CMZ φαίνεται να υποδεικνύει μια πιο αργή πηγή, ελαφρύτερη από πολλές άλλες θεωρίες σκοτεινής ύλης.
Επιπλέον, αν οι κοσμικές ακτίνες ήταν υπεύθυνες για την ιονισμένη ύλη στο CMZ, θα έπρεπε να υπάρχει και εκπομπή ακτίνων γάμμα, κάτι που δεν παρατηρείται στις μελέτες του CMZ.
Σύνδεση με εκπομπή Ακτίνων Γάμμα
«Αν η σκοτεινή ύλη ευθύνεται για τον ιονισμό στο CMZ, αυτό θα σημαίνει ότι ανιχνεύουμε τη σκοτεινή ύλη όχι βλέποντάς την, αλλά παρατηρώντας την υποτονική χημική της επίδραση στη γήινη ύλη», δήλωσε ο Μπαλάτζι.
Μια ανεξήγητη, αμυδρή εκπομπή ακτίνων γάμμα από το γαλαξιακό κέντρο ίσως να σχετίζεται επίσης με τα ποζιτρόνια και την ιονισμένη ύλη.
«Αν βρούμε άμεση σύνδεση μεταξύ του ιονισμού και αυτής της εκπομπής ακτίνων γάμμα, θα ενισχυθεί η υπόθεση για τη σκοτεινή ύλη», είπε ο Μπαλάτζι. «Υπάρχει ήδη κάποια συσχέτιση, αλλά χρειαζόμαστε περισσότερα δεδομένα για να έχουμε ισχυρότερα συμπεράσματα».
Ένα νέο ενδιαφέρον μοντέλο για τη σκοτεινή ύλη
Η υπόθεση αυτή είναι μόλις στην αρχή της θεωρητικής της πορείας. Οι επιστήμονες πρέπει να συλλέξουν περισσότερα δεδομένα για να επιβεβαιώσουν ή να διαψεύσουν αυτή τη νέα θεωρία. Προς το παρόν, η ελπίδα είναι ότι το διαστημικό τηλεσκόπιο COSI (Compton Spectrometer and Imager) της NASA, το οποίο αναμένεται να εκτοξευτεί το 2027, θα προσφέρει καλύτερα δεδομένα για να ελέγξει τη θεωρία αυτή.
Αυτή η έρευνα ανοίγει νέες δυνατότητες για τον τρόπο με τον οποίο μπορούμε να μελετήσουμε τη σκοτεινή ύλη, όχι μόνο μέσω της βαρυτικής της αλληλεπίδρασης, αλλά και μέσω των χημικών επιπτώσεών της στο σύμπαν.
Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο Physical Review Letters στις 10 Μαρτίου 2025 και προσφέρει ένα νέο τρόπο σκέψης σχετικά με την σκοτεινή ύλη, ένα από τους μεγαλύτερα αινίγματα της φυσικής.