
مادهٔ تاریک، یکی از بزرگترین معماهای کیهانشناسی، دهههاست که فیزیکدانان را سردرگم کرده است. این ماده نامرئی که ۸۵ درصد جرم جهان را تشکیل میدهد، نه نور ساطع میکند و نه با نور واکنش دارد، اما اثر گرانشی آن بر حرکت ستارگان و ساختار کهکشانها کاملاً مشهود است. با این حال، هر تلاش برای مشاهدهٔ مستقیم آن—از آشکارسازهای زیرزمینی گرفته تا شتابدهندههای ذرات—هنوز موفق نشده. اکنون پژوهشی تازه نشان میدهد شاید برای اولینبار ردّی واقعی از ماده تاریک دیده شده باشد: هالهای عظیم از پرتوهای گامارِی که اطراف کهکشان خودمان کشف شده است.
این کشف بر اساس تحلیل دادههای تلسکوپ فضایی فرمی (Fermi-LAT) صورت گرفته؛ ابزاری که سالهاست آسمان را برای یافتن پرتوهای گاما—انرژتیکترین نوع نور—اسکن میکند. تیم تحقیقاتی متوجه شده هالهای کرویشکل و بسیار بزرگ در اطراف کهکشان وجود دارد که شدت و الگوی تابشش با هیچیک از منابع شناختهشدهٔ گاما (از جمله انفجارهای ستارهای، تپاخترها یا بقایای ابرنواخترها) همخوانی ندارد. نکتهٔ حیرتانگیز این است که شکل و توزیع این هاله درست با مدلهای پیشبینیشده برای «فروپاشی یا برخورد ذرات ماده تاریک» مطابقت دارد.
در مدلهای فیزیک نظری، مادهٔ تاریک ممکن است از ذرات سنگین و ناپایدار تشکیل شده باشد که گهگاهی با یکدیگر برخورد کرده یا فروپاشی میشوند و در این فرایند پرتوهای گامای پرانرژی تولید میکنند. اگر چنین باشد، هالهٔ گامای مشاهدهشده میتواند سیگنال مستقیمِ مادهٔ تاریک باشد—چیزی که دههها جستوجو بینتیجه به دنبال آن بودیم.
دانشمندان میگویند این هاله نهتنها از لحاظ شکل، بلکه از لحاظ طیف انرژی هم با نظریهٔ WIMPها—یکی از نامزدهای مشهور ماده تاریک—سازگار است. البته هنوز نمیتوان با قطعیت گفت این تابش حتماً ناشی از ماده تاریک است، زیرا برخی مدلهای ستارهای ناشناخته یا پدیدههای انفجاری میتوانند تابشهای مشابه تولید کنند. اما هیچ مدل جایگزین فعلاً نتوانسته یک هالهٔ کروی کامل و غولپیکر را توضیح دهد.
اگر این سیگنال تأیید شود، پیامدهای آن حیرتانگیز است. این نخستینبار خواهد بود که انسان نهفقط اثر گرانشی، بلکه اثر فیزیکی مستقیمِ مادهٔ تاریک را مشاهده میکند. چنین کشفی میتواند مسیر فیزیک ذرات را تغییر دهد، آزمایشهای جدیدی را ممکن سازد و حتی نظریههای رقیب مانند مادهٔ تاریکِ آکسیون یا مدلهای گرانش جایگزین را به چالش بکشد.
تیمهای تحقیقاتی مستقل قرار است با دادههای فرمی و رصدخانههای آینده مانند CTA (رصدخانهٔ چرنکوف) این سیگنال را دوباره بررسی کنند. تا آن زمان، هالهٔ گامارِی تازهکشفشده شاید بهترین سرنخی باشد که تاکنون برای یافتن «چسب نامرئی جهان» داشتهایم.