Fermi-data-analyse onthult mogelijke signatuur van donkere materie-annihilatie

Het bestaan van donkere materie, die ongrijpbare substantie die alleen wordt gedetecteerd via haar zwaartekrachtsinvloed, blijft een van de meest fundamentele hypothesen binnen de hedendaagse kosmologie. Professor Tomonori Totani van de Universiteit van Tokio heeft recent een analyse gepresenteerd die mogelijk de eerste directe observationele bevestiging vormt van dit raadselachtige kosmische bestanddeel, dat naar schatting ongeveer 27% van de massa-energie van het heelal uitmaakt.

Op 26 november 2025 publiceerde Professor Totani in het 'Journal of Cosmology and Astroparticle Physics' de resultaten van een vijftienjarige dataset, verzameld door NASA’s Fermi-ruimteobservatorium. De analyse legde een residu van gammastraling bloot, gevormd als een halo, afkomstig uit het centrale gebied van de Melkweg nadat alle bekende stralingsbronnen waren geëlimineerd. De vastgestelde piek in fotonenergie op 20 gigavolt (GeV) komt nauwkeurig overeen met het theoretische spectrum dat voorspeld wordt voor de annihilatie van hypothetische WIMP’s (Weakly Interacting Massive Particles). Deze bevindingen suggereren dat de massa van dergelijke WIMP-deeltjes ongeveer 500 keer de massa van een proton zou kunnen bedragen.

Mocht deze data standhouden, dan zou dit betekenen dat de mensheid voor het eerst 'zicht' heeft gekregen op donkere materie. Dit impliceert de ontdekking van een nieuw elementair deeltje dat buiten het Standaardmodel van de deeltjesfysica valt. Het concept van donkere materie werd oorspronkelijk in de jaren dertig geïntroduceerd door astronoom Fritz Zwicky, die anomalieën in de rotatiesnelheden van sterrenstelsels in de Coma-cluster observeerde; de zichtbare massa was simpelweg onvoldoende om de zwaartekracht te leveren die het systeem bij elkaar hield. In 1932 verfijnde de Nederlandse astronoom Jan Oort de schatting van de dichtheid van donkere materie, waarbij hij opperde dat deze zou kunnen bestaan uit zwakke sterren of meteorietmateriaal.

Ondanks de mogelijke revolutionaire implicaties, roept de wetenschappelijke gemeenschap op tot voorzichtigheid. Men wijst op de inherente moeilijkheid om alle alternatieve astrofysische bronnen volledig uit te sluiten in een regio met de hoge dichtheid van het Galactisch centrum. Professor Justin Reid van de Universiteit van Surrey merkte op dat er geen vergelijkbare signalen zijn waargenomen vanuit dwergstelsels, die juist rijk zijn aan donkere materie. Professor Kinwa Wu van UCL benadrukte de noodzaak van 'buitengewoon bewijs' voor een dergelijk gewichtige claim. Professor Totani zelf beaamt dat definitieve verificatie vereist dat identieke spectrale signaturen van gammastraling worden gedetecteerd op andere locaties met een hoge concentratie donkere materie, met name in dwergstelsels.

Decennialange experimenten, waaronder de zoektocht naar WIMP’s met behulp van gronddetectoren en versnellers zoals de Large Hadron Collider, hebben tot op heden geen eenduidige resultaten opgeleverd. Experimenten die gebruikmaken van xenon, zoals LZ, hebben ondertussen strikte grenzen gesteld aan de WIMP-massa. Tegelijkertijd ontwikkelen projecten zoals de Global Argon Dark Matter Collaboration, opgericht in 2017, detectoren op basis van edelgassen om andere massabereiken te onderzoeken. De huidige bevindingen vertegenwoordigen een cruciaal, zij het nog onbevestigd, potentieel keerpunt in deze bijna honderd jaar durende wetenschappelijke queeste.