Gamma-ray - cahaya yang paling terang, paling kuat di alam semesta - berlayar di langit yang tidak dapat dilihat oleh mata manusia. Puncak sinaran luar biasa yang bertenaga ini keluar dari letupan supernova, memancarkan bintang neutron bertabrakan, dan memuntahkan diri dari lubang hitam hungriest.
Apabila ahli astronomi boleh menangkap mereka dengan teleskop sinar gamma, ini menunjukkan bunga api yang tidak dapat dilihat ke beberapa struktur paling meletup di alam semesta. Kini, pasukan penyelidik antarabangsa berharap bahawa sinar-sinar ini juga boleh membawa kepada sesuatu yang jauh lebih asing dan lebih sukar difahami - bahan yang tidak dapat dilihat yang dikenali sebagai perkara gelap.
Dalam kajian baru yang diterima untuk penerbitan dalam jurnal Physical Review Letters, dan terperinci mengenai pangkalan data preprint arXiv, para penyelidik melihat apa yang mereka sebut sebagai "latar belakang sinar gamma yang tidak dapat diselesaikan" - iaitu, semua gamma ray misterius dan misterius isyarat yang tersisa selepas sumber yang diketahui seperti lubang hitam dan supernovas diambil kira. Apabila pasukan membandingkan peta sinar gamma yang tidak dapat diselesaikan dengan peta ketumpatan benda di bahagian yang sama di alam semesta, mereka mendapati bahawa sinar sejajar dengan kawasan graviti secara besar-besaran di mana perkara gelap dijangka bersembunyi.
Menurut penyelidik penulis kajian Daniel Gruen, korelasi ini menunjukkan bahawa perkara gelap mungkin sebahagian besar bertanggungjawab terhadap latar belakang sinar gamma samar-samar. Sekiranya itu berlaku, ia boleh memberikan petunjuk penting mengenai sifat-sifat misteri.
"Masalah gelap boleh mereput seperti nukleus radioaktif, menghasilkan sinar gamma seperti yang dilakukannya," Gruen, seorang ahli astrofizik di Makmal Pemecut Nasional SLAC Jabatan Kejuruteraan di Stanford University di California, memberitahu Live Science. "Atau mungkin zarah-zarah perkara gelap ada bertabrakan, menghasilkan sinar gamma ketika mereka berinteraksi."
Ripples dalam kegelapan
Matematik dianggap kira-kira 85% daripada jisim alam semesta, walaupun penyelidik masih tidak positif apa atau mana ia berada. Tidak dapat dilihat dengan alat saintifik moden, barang-barang itu tidak pernah berjaya dikesan.
"Kami tahu beberapa perkara perkara gelap," kata Gruen. "Kami tahu bahawa ia sangat biasa, dan kami tahu bahawa ia mempunyai massa yang berinteraksi dengan graviti dengan massa lain."
Dengan kata lain, walaupun benda gelap tidak dapat dilihat, ia memberi impak yang nyata kepada alam semesta melalui graviti yang kuat. Salah satu daripada kesan tersebut dikenali sebagai lensa graviti - pada asasnya, betapa cahaya dari galaksi jauh digerakkan oleh graviti objek besar yang dilalui dalam perjalanan menuju Bumi.
Untuk kajian baru, para penyelidik memandang sebuah peta pemotongan graviti dalam sebahagian besar alam semesta, yang disusun oleh sebuah projek yang dipanggil Surveil Tenaga Gelap (DES). Dilampirkan pada teleskop gergasi di Chile, kamera khusus yang disurvei membelanjakan satu tahun mengagak imej definisi tinggi beratus-ratus juta galaksi, yang memfokuskan pada cahaya jauh yang paling tercemar oleh poket graviti yang sengit. Walaupun sesetengah kawasan paling besar di peta yang dihasilkan sesuai dengan galaksi yang diketahui, poket lain yang besar mungkin menunjukkan pengaruh tersembunyi bahan gelap di tempat kerja, kata Gruen.
Untuk lebih memahami apa pengaruh yang mungkin kelihatan seperti itu, penyelidik membandingkan peta massa ini dengan peta pelepasan sinar gamma yang dikesan di kawasan yang sama oleh teleskop Fermi gamma-ray NASA sepanjang sembilan tahun yang lalu. Dengan menggunakan model matematik, pasukan itu mengeluarkan semua sinaran yang boleh dikaitkan dengan sumber "biasa" seperti lubang hitam dan supernovas, berdasarkan kepada tenaga mereka, jarak dan pelbagai faktor lain.
Sekarang, dengan hanya sumber sinar gamma yang "tidak dapat diselesaikan" yang misteri, pasukan membandingkan kedua-dua peta. Mereka melihat pertindihan yang jelas di antara kawasan sinaran sinar-gamma tinggi dan kawasan dengan banyak jisim.
"Ini adalah kajian pertama yang kami yakin bahawa, di mana terdapat banyak sinar gamma, terdapat juga banyak masalah gelap," kata Gruen.
Jika perkara gelap benar-benar memancarkan sinar gamma, yang dapat mengecilkan secara serius bagaimana ia dikesan dan apa yang sebenarnya dibuat. Walau bagaimanapun, masih mungkin latar belakang sinar gamma yang lemah di peta Fermi tidak ada kaitan dengan masalah gelap, kata Gruen. Model matematik yang digunakan para penyelidik untuk menghilangkan sumber-sumber "emosional" emisi sinar gamma (seperti lubang hitam) didasarkan pada beberapa anggapan tentang sifat objek tersebut. Jika asumsi-asumsi itu salah, lubang hitam jauh dapat bertanggung jawab atas lebih banyak latar belakang sinar gamma misteri daripada penyelidik menyumbang.
"Mungkin model itu tidak lengkap, dan mungkin kita sebenarnya mempelajari sesuatu mengenai lubang hitam yang memancarkan sinar gamma ini," kata Gruen. "Mungkin, lubang hitam ini hidup di galaksi yang lebih besar daripada yang kita fikirkan."
Lebih banyak data mengenai sinar gamma dan lensa graviti akan membantu pasukan mengasah model mereka dan lebih baik menafsirkan peta mereka dari alam semesta. Sejak kesimpulan kajian, DES telah mengumpulkan enam kali lebih banyak maklumat mengenai pengedaran jisim alam semesta, dan satelit FERMI masih merupakan salah satu daripada banyak teleskop yang mengesan letupan sinar gamma. Kajian susulan yang menunjukkan hasil yang lebih jelas perlu dilakukan dalam beberapa tahun akan datang, kata Gruen.
