Wedle symulacji NASA, cząstki ciemnej materii, zderzające się w zasięgu grawitacji czarnej dziury, mogą emitować obserwowalne promienie gamma.
Jeremy Schnittman, astrofizyk z Centrum Lotów Kosmicznych imienia R. Goddarda, należącego do NASA, był jednym z naukowców, którzy analizowali symulację setek milionów cząstek ciemnej materii, zderzających się ze sobą w zasięgu grawitacji czarnej dziury. Ciemna materia to hipotetyczna substancja, niewidoczna i niewykrywalna, a jej obecność we Wszechświecie sugerują jedynie efekty grawitacyjne – na przykład pojawiające się anomalie w ruchu lub rotacji galaktyk; składa się z niej szacunkowo 27% kosmosu. Pod wpływem potężnego pola grawitacyjnego, będącego w stanie skupić więcej jej cząstek i dramatycznie zwiększyć ilość zderzeń między nimi, miałoby dojść do wyemitowania ogromnej ilości energii pod postacią promieniowania gamma. Wykrycie go stanowiłoby potencjalne źródło nowych informacji na temat natury zarówno czarnych dziur jak i tajemniczej ciemnej materii, gdyż, w przeciwieństwie do niej, jest łatwo mierzalne.
W symulacji zastosowano model tzw. zimnej ciemnej materii (WIMP) – nazwa wzięła się stąd, że jej cząstki poruszają się bardzo wolno. Komputer śledził pozycje i właściwości losowo rozmieszczonych elementów, które przy zderzeniu unicestwiają się nawzajem, wytwarzając jednocześnie silne promienie gamma. Według kalkulacji, energia promieniowania miałaby być czternaście razy większa od pierwotnej energii cząstek. Oznacza to, że istnieje większe prawdopodobieństwo na ucieczkę promieniowania z pola grawitacji i szanse na zaobserwowanie go. Na podstawie uzyskanych danych, Schnittman stworzył symulowany obraz błysków promieni gamma, z perspektywy dalekiego obserwatora. Patrząc wzdłuż równika obracającej się w naszym kierunku czarnej dziury, możemy zobaczyć półkolisty region, ze środka którego pochodzi najmocniejsze promieniowanie elektromagnetyczne, mające szansę na wydostanie się z ergosfery.
Schnittman na nadzieję, że w niezbyt dalekiej przyszłości, kiedy możliwości teleskopów do obserwacji promieni gamma zostaną zwiększone, będzie można w praktyce wykorzystać wiedzę, uzyskaną z symulacji. Po odkryciu, gdzie i jakiego rodzaju sygnałów poszukiwać, następnym krokiem naukowców będą starania w kierunku wykrycia rzeczywistych oznak zderzania się ciemnej materii, aktualizacji modelu czarnych dziur i wiedzy z dziedziny fizyki cząstek.
[Źródło: Phys.org; Zdjęcia: Jeremy Schnittman/NASA]
