Jak dotąd poszukiwania natury ciemnej materii nie doprowadziły do żadnego przełomu. Naukowcy zmuszeni są zatem do poszukiwania nowych sposobów podejścia do tego tematu. W ramach najnowszego projektu badawczego naukowcy dokonali istotnego postępu w poszukiwaniach ciemnej materii, wykorzystując do tego teleskop Magellan Clay oraz najnowocześniejsze metody badania wszechświata za pomocą spektrografii w podczerwieni.
Zespół naukowców kierowany przez prof. Wen Yina z Tokyo Metropolitan University wykorzystał spektroskopowe pomiary w podczerwieni do uważnego przyjrzenia się dwóm odległym galaktykom. Obserwacje wykonane w ciągu zaledwie czterech godzin czasu obserwacyjnego pozwoliły im nałożyć nowe ograniczenia na czas życia cząstek ciemnej materii.
Czytaj także: Ciemna materia powstała… PRZED wielkim wybuchem. Jak to możliwe?
Jedno jest pewne. Wszystkie badania prowadzone na przestrzeni ostatnich stu lat wskazują na to, że galaktyki zawierają znacznie więcej masy niż to, co jest bezpośrednio widoczne.
Niestety mimo poszukiwań, jak dotąd naukowcom nie udało się zbadać ani jednej cząstki materii, co jednocześnie skutkuje tym, że nie znamy jej żadnych podstawowych właściwości.
Właśnie tymi właściwościami zajęli się naukowcy z Japonii, przyglądając się w zakresie podczerwieni odległym galaktykom Leo V i Tucana II za pomocą teleskopu Magellan Clay w Chile.
W ramach swoich badań naukowcy skupili się na poszukiwaniu informacji o tzw. cząstkach aksjonopodobnych (ALP), z których teoretycznie może składać się ciemna materia. Naukowcy założyli, że takie cząstki z czasem mogą się rozpadać i w tym rozpadzie emitować światło, najpewniej w zakresie bliskiej podczerwieni.
Problem w tym, że źródeł promieniowania podczerwonego w galaktykach może być całkiem sporo. Stąd też naukowcy najpierw musieli opracować technikę zdolną oddzielić takie promieniowanie tła od promieniowania emitowanego przez ALP. Przyjęto tutaj założenie mówiące, że promieniowanie tła nie ogranicza się do wąskiego zakresu promieniowania podczerwonego, a stanowi część emisji w szerszym zakresie pasma elektromagnetycznego. W przeciwieństwie do niego sygnał rozpadu cząstek ALP tworzących ciemną materię pojawiałby się tylko w znacznie węższym pasmie w bliskiej podczerwieni. To prowadzi do wniosku, że im dokładniej przyjrzymy się promieniowaniu podczerwonemu za pomocą spektroskopów takich jak NIRSpec czy też WINERED, tym wyraźniej dostrzeżemy nadmiar promieniowania emitowanego tylko w jednym wąskim paśmie.
Czytaj także: Z czego składa się ciemna materia? Odległa galaktyka daje nam wskazówkę
W toku badań naukowcy osiągnęli istotną dokładność statystyczną. Zła wiadomość jest taka, że nie udało się znaleźć żadnego wyraźnego sygnału rozpadu ALP. Dobra wiadomość jest natomiast taka, że badaczom udało się ustalić nowe ograniczenia częstotliwości takich zdarzeń i ustalić szacowany czas życia cząstek ALP. Okazało się, że dolne ograniczenie czasu życia cząstek aksjonopodobnych wynosi od 10 do 100 milionów razy więcej niż obecny wiek wszechświata.
Mamy zatem do czynienia z częściowym sukcesem. Owszem, nie udało się nam jeszcze złapać ciemnej materii za rękę, ale coraz bardziej ograniczamy zakres parametrów, w którym powinniśmy ich szukać. Jesteśmy zatem o kolejny krok bliżej odkrycia. Poszukiwania trwają.