Ciemna Materia Pod Lupą Aktywnych Jąder Galaktyk
Tajemnica ciemnej materii od dziesięcioleci pozostaje jednym z największych wyzwań współczesnej astrofizyki. Choć stanowi około 85% całej materii we Wszechświecie, wciąż nie wiemy, czym dokładnie jest. Najnowsze badania, opublikowane w serwisie arXiv, rzucają nowe światło na ten problem, wykorzystując potężne kosmiczne źródła energii – Aktywne Jądra Galaktyk (AGN) – do wyznaczenia najściślejszych jak dotąd ograniczeń dla hipotetycznych cząstek ciemnej materii: cząstek aksjonopodobnych (ALPs).
Kwazary jako kosmiczne latarnie
Aktywne Jądra Galaktyk, często obserwowane jako jasne kwazary, są zasilane przez supermasywne czarne dziury pochłaniające materię. Proces ten generuje gigantyczne ilości energii, w tym wysokoenergetyczne promieniowanie gamma. Te promienie, pokonując miliardy lat świetlnych, stanowią unikalne narzędzie do badania Wszechświata, w tym subtelnych efektów niewidzialnej ciemnej materii.
W nowym podejściu, naukowcy skupili się na promieniach gamma emitowanych przez AGN, które muszą podróżować przez gęste środowiska gromad galaktyk. W gromadach tych, poza gorącym gazem, dominuje właśnie niewykrywalna ciemna materia.
Przełom w poszukiwaniu aksjonów
Główna hipoteza mówi, że jeśli aksjony (ALPs) istnieją, mogłyby one oddziaływać z fotonami (światłem), co w obecności kosmicznych pól magnetycznych prowadziłoby do subtelnej oscylacji – zamiany wysokoenergetycznych fotonów gamma w cząstki aksjonowe, a następnie z powrotem. Taka zamiana wpłynęłaby na obserwowany strumień promieniowania docierającego do Ziemi.
Badacze przeanalizowali, w jaki sposób rozkład materii (w tym ciemnej) w masywnych gromadach galaktyk mógłby ograniczyć oscylacje foton-aksjon. Dzięki precyzyjnemu modelowaniu i analizie danych, byli w stanie wyznaczyć nowe, bardziej restrykcyjne granice dla masy i siły sprzężenia ALPs. Ograniczenie to jest kluczowe, ponieważ zawęża obszar poszukiwań dla przyszłych instrumentów, takich jak Cherenkov Telescope Array Observatory (CTA), który ma ambicję rozstrzygnąć kwestię istnienia aksjonów jako składnika ciemnej materii.
Źródła informacji:
- Artykuł naukowy: arXiv:2506.02848 [astro-ph.HE] (tytuł: Active galactic nuclei through the prism of galaxy clusters: bounds on axion-like particles)
Opracowanie: Agnieszka Nowak
