Analiza danych z teleskopu Fermi wskazuje na potencjalny sygnał anihilacji ciemnej materii

Istnienie ciemnej materii, tej niewidzialnej substancji, którą wykrywamy wyłącznie poprzez jej wpływ grawitacyjny, pozostaje jedną z fundamentalnych zagadek współczesnej kosmologii. Profesor Tomonori Totani z Uniwersytetu Tokijskiego przedstawił wyniki analizy, które mogą stanowić pierwsze bezpośrednie obserwacyjne potwierdzenie tej tajemniczej składowej Wszechświata, szacowanej na około 27% całkowitej masy-energii.

Profesor Totani opublikował 26 listopada 2025 roku w czasopiśmie „Journal of Cosmology and Astroparticle Physics” rezultaty przetworzenia piętnastoletniego zbioru danych zebranych przez kosmiczne obserwatorium Fermi należące do NASA. Analiza ta ujawniła resztkową poświatę promieniowania gamma, ukształtowaną w formie halo, emanującą z centralnego obszaru Drogi Mlecznej, po uprzednim odjęciu wszystkich znanych źródeł emisji. Zaobserwowany szczyt energii fotonów na poziomie 20 gigaelektronowoltów (GeV) idealnie koreluje ze spektrum teoretycznym przewidywanym dla procesu anihilacji hipotetycznych słabo oddziałujących masywnych cząstek, czyli WIMP. Te obserwacje sugerują, że masa takich cząstek WIMP mogłaby wynosić około 500 mas protonu.

Gdyby te dane zostały pomyślnie zweryfikowane, oznaczałoby to, że ludzkość po raz pierwszy „zobaczyła” ciemną materię. Wiązałoby się to z odkryciem nowej cząstki elementarnej, wykraczającej poza Model Standardowy fizyki cząstek. Sama koncepcja ciemnej materii została wprowadzona do obiegu naukowego już w latach 30. XX wieku przez astronoma Fritza Zwicky’ego, który zaobserwował anomalie w rotacji galaktyk w gromadzie Coma, gdzie widoczna masa była niewystarczająca do grawitacyjnego związania układu. W roku 1932 holenderski astronom Jan Oort również doprecyzował szacunki dotyczące gęstości ciemnej materii, sugerując, że może się ona składać z ciemnych gwiazd lub materii meteorytowej.

Mimo potencjalnej wagi tych ustaleń, środowisko naukowe apeluje o zachowanie ostrożności. Podkreślana jest trudność w całkowitym wykluczeniu wszelkich innych astrofizycznych źródeł promieniowania w tak gęstych rejonach jak centrum Galaktyki. Profesor Justin Read z Uniwersytetu Surrey zwrócił uwagę na brak analogicznych sygnałów pochodzących z galaktyk karłowatych, które są bogate w ciemną materię. Podobnie, profesor Kinwa Wu z UCL zaakcentował potrzebę „niezwykłych dowodów” dla tak doniosłego twierdzenia. Sam profesor Totani zgadza się, że ostateczne potwierdzenie wymaga wykrycia promieniowania gamma o identycznej sygnaturze spektralnej w innych miejscach o wysokim stężeniu ciemnej materii, zwłaszcza w galaktykach karłowatych.

Dekady eksperymentów, obejmujące poszukiwania WIMP za pomocą naziemnych detektorów oraz akceleratorów, takich jak Wielki Zderzacz Hadronów, do tej pory nie przyniosły jednoznacznych rezultatów. Jednocześnie eksperymenty wykorzystujące ksenon, na przykład LZ, narzuciły bardzo ścisłe ograniczenia dla cząstek WIMP. Projekty takie jak Global Argon Dark Matter Collaboration, utworzona w 2017 roku, rozwijają detektory bazujące na gazach szlachetnych w celu badania innych zakresów mas. Obecne wyniki stanowią zatem krytycznie ważny, choć jeszcze niepotwierdzony, potencjalny punkt zwrotny w tym niemal stuletnim naukowym poszukiwaniu.