Ett mystiskt fenomen i mitten av vår galax kan vara resultatet av en annan typ av mörk materia.
Mörk materia, den mystiska formen av oobserverad materia som kan utgöra 85% av massan i det kända universum, är en av vetenskapens största jaktmarker.
I denna första studie i sitt slag har forskarna tagit ett steg närmare att förstå den svårfångade mystiska materian. De tror att en omtänkt kandidat för mörk materia kan ligga bakom oförklarliga kemiska reaktioner som äger rum i Vintergatan.
Dr Shyam Balaji, postdoktoral forskare vid King’s College London och en av huvudförfattarna till studien, förklarar: ”I mitten av vår galax finns enorma moln av positivt laddat väte, ett mysterium för forskarna i årtionden eftersom gasen normalt är neutral. Så vad är det som tillför tillräckligt med energi för att slå ut de negativt laddade elektronerna ur dem?
”De energisignaturer som strålar ut från den här delen av vår galax tyder på att det finns en konstant, virvlande energikälla som gör just detta, och våra data visar att den kan komma från en mycket lättare form av mörk materia än vad nuvarande modeller anser.”
Den mest etablerade teorin för mörk materia är att det sannolikt rör sig om en grupp partiklar som kallas WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles), som passerar genom vanlig materia utan någon större interaktion, vilket gör dem extremt svåra att upptäcka.
Den här studien, som publiceras idag i Physical Review Letters, har dock potentiellt återupplivat en annan typ av mörk materia med mycket lägre massa än en WIMP.
Forskarna tror att dessa små partiklar av mörk materia kraschar in i varandra och producerar nya laddade partiklar i en process som kallas ”annihilation”. Dessa nyproducerade laddade partiklar kan sedan jonisera vätgasen.
Tidigare försök att förklara denna joniseringsprocess har förlitat sig på kosmisk strålning, snabba och energirika partiklar som färdas genom universum. Denna förklaring har dock stött på vissa svårigheter, eftersom energisignaturer som registrerats från observationer av den centrala molekylära zonen (CMZ) där detta händer, inte verkar vara tillräckligt stora för att tillskrivas kosmisk strålning. En sådan process verkar inte heller vara möjlig med WIMP:er.
Forskargruppen återstod med förklaringen att den energikälla som orsakar förintelsen är långsammare än en kosmisk stråle och mindre massiv än en WIMP.
Dr. Balaji säger. ”Sökandet efter mörk materia är vetenskapens största människojakt, men många av experimenten är baserade på jorden. Genom att använda gasen i CMZ för en annan typ av observation kan vi gå direkt till källan. Data visar att den mörka materian potentiellt kan vara mycket lättare än vi trodde.”
”Sökandet efter mörk materia är ett av grundvetenskapens viktigaste mål, men många experiment är baserade på jorden och väntar med utsträckta händer på att den mörka materian ska komma till dem. Genom att kika in i Vintergatans centrum antyder vätgasen i CMZ att vi kan vara närmare att identifiera bevis för den mörka materiens möjliga natur.”
Denna upptäckt kan samtidigt förklara större mysterier i vår galax, såsom en specifik typ av röntgenobservation som finns i mitten av Vintergatan – känd som ”511-keV emissionslinjen”. Denna specifika energisignatur kan också bero på att samma mörka materia med låg massa kolliderar och producerar laddade partiklar.
För mer information: Pedro De la Torre Luque et al, Anomalous Ionization in the Central Molecular Zone by Sub-GeV Dark Matter, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.101001
