Hiina tehiskaaslane märkas tumeainele viitavaid märke
Universum on parima seda kirjeldava mudeli kohaselt täis silmale ja teistele meeltele nähtamatut ainet. Maa orbiidil tiirlev Hiina satelliit DAMPE on täheldanud riigi teadlaste sõnul oma esimese tegevusaasta jooksul võimalikke tumeainele viitavaid signaale.
Salapärast ainet pole seni keegi otseselt näinud. Ometi hoiab selle raskusväli näiteks galaktikaid koost lendamast. Kokku leidub tumeainet universumis nähtavast ainest umbes viis korda rohkem. Selle olemasolu vähemalt kaudselt kinnitamiseks on käimas praegu maailmas mitmeid eksperimente. „DAMPE registreerib selleks nii gammakiiri – kõige energeetilisemat valguskiirgust ja ka kõige erinevama energiaga kosmilisi kiiri kui ükski eelnev eksperiment,“ selgitas DAMPE kollektiivi üks liikmetest Qiang Yuean ERR Novaatorile.
Kaugelt ilmaruumist pärinevad kosmilised kiired koosnevad ülikiiresti liikuvatest osakestest, sh elektronidest ja nende antiosakestest – positronidest. Just nende ülejääki DAMPE teadlased märkasidki. Täpsemalt positronide ja elektronide, mille kantav energia on võrreldav umbes 1,4 lendava sääse liikumisenergiaga (1,4 teraelektronvolti).
Samas nähti esimese 530 vaatluspäeva jooksul oodatust vähem osakesi, mille kantav energia on võrreldav ühe sääse liikumisenergiaga (0,9 TeV). „Taolist kõrvalekallet pole varem teiste eksperimentidega nähtud. Samas on meil nende ees ka paar eelist. Meil on selliste anomaaliate leidmiseks paremad võimalused, sest suudame eristada neid teistest kosmiliste kiirte osakestest tõhusamalt ja määrata täpsemalt ka nende energiat,“ märkis Yuean.
Teadlased nägid 0,9 teraelektronvoldi juures oodatust vähem ja 1,4 teraelektronvoldi juures oodatust rohkem osakesi. ArXiv
Puudujäägi selgitamine osutub ilmselt sirgjooneliseks. „Kõrgema energiaga elektronid-positronid kaotavad energiat kiiremini kui madalama energiaga osakesed. Seetõttu saame registreerida vaid Maale suhteliselt lähedal asuvatest allikatest pärinevaid kõrge energiaga osakesi,“ sõnas Yuaen. Kui muidu kiirendatakse neid galaktikas teatud energiani väga palju, ongi tulemuseks kohati järsult väiksem positronide ja elektronide arv. Täpselt õige hoo annavad neile selleks tõenäoliselt täheplahvatused või pöörlevad neutrontähed.
Ülejäägi selgitamiseks on rohkem võimalusi. Astronoomide jaoks ühe kõige põnevama seletuse kohaselt on tegu tumeainele viitava signaaliga. Muuseas, esimene positronide liiasust tumeainega seostav artikkel ilmus 2008. aastal Itaalia ja Eesti teadlaste koostöös. Hüpoteesi kohaselt toob kahe tumeosakese kohtumine kaasa nende hävimise. Vallandub gammakiirgus, millest saavad tekkida elektronide ja positronide paarid.
Enamasti on aga selles vaimus kirjutatud töödes tumeaine moodustavate osakeste mass väiksem, kui võiks järeldada Yuaeni ja ta kolleegide tähelepanekute põhjal. „Kuid see on üks võimalus. Samas leidub universumis teisigi kosmilisi kiirendeid, mis suudavad anda laetud osakestele sedavõrd suure hoo,“ nentis Yuean.
Ka ülejäägi enda olemasolu tuleb täiendavalt kinnitada. Hetkel on teadlased selles 99,99 protsenti kindlad. Paljutõotava signaali avastuseks kuulutamiseks peab see tõusma 99.99994 protsendini. Praeguseks ajaks on registreerinud teadlased ligikaudu kolme miljonit elektroni ja positroni. Yuaen avaldas lootust, et missiooni lõpuks kasvab see enam kui kümne miljonini
„Igal juhul on DAMPE meie kosmoseteaduse jaoks verstapost. Hiina on küll varem saatnud orbiidile mitmeid praktilisi ülesandeid täitvaid tehiskaaslasi, kuid see on esimene, mille eesmärk on teha puhtalt teadust,“ rõhutas astronoom.
Uurimus ilmus ajakirjas Nature.
