האם זה נכון שטלסקופים של נאס"א "ראו" חומר אפל בפעם הראשונה?
החומר האפל הוא אחת התופעות המסתוריות ביותר ובו בזמן החשובות לאסטרונומיה, שנדונה ונחקרה במשך עשרות שנים. לאחרונה הודיעו חוקרים מאוניברסיטת טוקיו שהם השיגו פריצת דרך בתחום זה, אך חלק מהמדענים עדיין מפקפקים במסקנותיהם. הפורטל livescience.com אומר למה.
טלסקופ פרמי של נאס"א, המתמחה בחקר אור בספקטרום עתיר האנרגיה, זיהה פליטת חלקיקים הקשורים לחומר אפל במרכז שביל החלב. זו דעתם של מחברי עבודה מדעית מאוניברסיטת טוקיו, שפורסמה בכתב העת Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. למרות שזו לא ההכרזה הגדולה הראשונה עם פרמי, אם מחברי העבודה הזו צודקים, זו הפעם הראשונה שחומר אפל נצפה בהיסטוריה האנושית.
בהקשר, החומר האפל הוא החומר שמומחים מאמינים שמהווה את רוב החומר ביקום. כיום ניתן לעקוב אחריו רק על ידי השפעתו הגרביטציונית על עצמים אחרים. לדוגמה, במונוגרפיה משנת 1933, האסטרונום השוויצרי פריץ זוויקי טען שגלקסיות רחוקות נעות זו סביב זו מהר יותר מהחישובים שחזו, משום שהתחזיות המתמטיות התבססו רק על חומר גלוי הנראה דרך טלסקופים. אז האשם הוא ככל הנראה חומר אפל, שאינו פולט אור.
היו תיאוריות רבות ושונות על חומר אפל, אך כיום רוב האסטרונומים נוטים להאמין שהוא מורכב מחלקיקים תת-אטומיים. לכן, עבודתם של מדענים מטוקיו מתמקדת בהשערה פופולרית – חלקיקים גדולים בעלי אינטראקציה חלשה, או WIMPs.
WIMP חורג מהמודל הסטנדרטי של פיזיקת חלקיקים, המדגים בהצלחה כיצד חלקיקים יסודיים של חומר מתקשרים זה עם זה. הבעיה היא שהמודל הזה לא לוקח בחשבון את קיומו או כוח המשיכה של החומר האפל. WIMPs כבדים יותר מפרוטונים ויש להם מעט אינטראקציה עם סוגי חומר אחרים, אך כאשר שני חלקיקים כאלה מתנגשים, הם הורסים זה את זה ומשחררים אנרגיה לחלקיקים אחרים, כולל פוטונים של קרני גמא.
כדי לחפש קרני גמא הקשורות להתנגשויות WIMP, חוקרים רבים התמקדו בצבירי חומר אפל, כמו מרכז שביל החלב. נתונים שנאספו במהלך 15 שנים של תצפיות באמצעות טלסקופ פרמי מראים שקרני הגמא יוצרות מבנה דמוי הילה הדומה למה שתהיה להילה של חומר אפל. בנוסף, קורות אלו הן אנרגטיות מאוד – תכונה אופיינית נוספת של התנגשויות של WIMPs משוער.
אבל מבקרי העבודה מציינים שהאות מופיע רק אם הרקע מסולק – כלומר כל מקור לפוטונים אנרגטיים הנפלטים משביל החלב, כולל מרכז הגלקסיה והדיסק. כמות מסוימת של אנרגיה נפלטת גם מבועות הפרמי – שני אזורים ענקיים של גז וקרניים קוסמיות התלויות מעל שביל החלב.
מחקר החוקר מקורות אנרגיה בשביל החלב חייב לקחת בחשבון את רעש הרקע הזה ו"להחסיר" אותו כדי למצוא את האות האמיתי. שלא לדבר על כך שהאות יכול להיות תלוי גם בסוג חלקיק החומר האפל – המסה שלו, התכונות הבסיסיות והאינטראקציות שלו.
עם זאת, אסטרונומים מטוקיו בטוחים שלמרות ספקות סבירים, הגילוי שלהם עשוי להיות יוצא מן הכלל. לא רק לעתיד של תצפיות אסטרונומיות אלא גם ישירות למידול של חומר אפל.