Tajemnicza poświata w centrum Drogi Mlecznej może być śladem ciemnej materii

Nowe symulacje komputerowe astronomów z Johns Hopkins University wskazują, że nadmiar promieniowania gamma w centrum naszej galaktyki może pochodzić z kolizji cząstek ciemnej materii

Od dwóch dekad astronomowie próbują zrozumieć źródło nietypowego, rozproszonego blasku promieniowania gamma, który emituje centrum Drogi Mlecznej. Dwie główne teorie rywalizują o wyjaśnienie tego zjawiska. Pierwsza zakłada, że światło pochodzi z rozpadu lub zderzeń cząstek ciemnej materii. Druga,  że odpowiadają za nie tzw. pulsary milisekundowe, czyli stare, szybko rotujące gwiazdy neutronowe.

Według nowych badań opublikowanych w Physical Review Letters, obie hipotezy są dziś równie prawdopodobne. „Ciemna materia dominuje we Wszechświecie i utrzymuje galaktyki w całości. To coś o ogromnym znaczeniu, dlatego nieustannie szukamy sposobów, by ją wykryć” – mówi prof. Joseph Silk z Johns Hopkins University oraz Instytutu Astrofizyki w Paryżu (Sorbonne Université), dodając: „Promieniowanie gamma, a szczególnie jego nadmiar w centrum naszej galaktyki, może być pierwszą wskazówką”.

Superkomputery i mapa ciemnej materii

Zespół pod kierunkiem Silka wykorzystał superkomputery do stworzenia symulacji rozmieszczenia ciemnej materii w Drodze Mlecznej. Po raz pierwszy uwzględniono nie tylko aktualny kształt galaktyki, lecz także jej ewolucję – burzliwy okres wczesnego formowania się, gdy mniejsze struktury zderzały się i łączyły w większe.

W młodym Wszechświecie ciemna materia grawitacyjnie przyciągała inne składniki galaktyki, koncentrując się w jej centrum. 

Gdy naukowcy uwzględnili ten proces w swoich modelach, uzyskane mapy rozkładu energii gamma pokrywały się z obserwacjami teleskopu Fermi Gamma-ray Space Telescope.

To – jak podkreślają badacze – trzeci niezależny dowód, że nadmiar promieniowania może być wynikiem zderzeń cząstek ciemnej materii. Emisja ta miałaby dokładnie taki sam sygnał i właściwości jak te zarejestrowane przez Fermi.

Gwiezdni rywale: pulsary milisekundowe

Nie wszyscy są jednak przekonani. Alternatywnym wyjaśnieniem są wspomniane pulsary milisekundowe – „odświeżone” gwiazdy neutronowe, które wirują setki razy na sekundę. Ich promieniowanie gamma mogłoby tłumaczyć obserwowany sygnał. 

Problem w tym, że zgodnie z obecnymi modelami takich obiektów powinno być znacznie więcej, niż udało się do tej pory zaobserwować.

Nowe obserwacje z Cherenkov Telescope Array (CTA), największego na świecie teleskopu do badań promieniowania gamma, mogą wkrótce przechylić szalę. Urządzenie pozwoli zmierzyć energię promieniowania z nieporównanie większą dokładnością. „Czysty sygnał byłby dla mnie dowodem nie do podważenia” – ocenia Silk.

Kolejny krok: galaktyki karłowate

Zanim jednak powstaną ostateczne wnioski, zespół planuje testy porównawcze. Naukowcy zamierzają przewidzieć rozkład ciemnej materii w kilku galaktykach karłowatych krążących wokół Drogi Mlecznej. Dane z teleskopu CTA posłużą do sprawdzenia, czy promieniowanie gamma z tych obszarów ma podobny charakter jak w centrum naszej galaktyki.

„To możliwe, że nowe dane potwierdzą jedną z hipotez” – mówi Silk. „Ale równie dobrze możemy nie znaleźć niczego, co uczyni zagadkę jeszcze głębszą”.

Źródło:
Johns Hopkins University, Physical Review Letters (16.10.2025)
https://hub.jhu.edu/2025/10/16/mysterious-glow-in-milky-way-dark-matter

• Nauki ścisłe i nauki o Ziemi