Vật chất tối là kiến trúc sư của cấu trúc vũ trụ quy mô lớn và là động cơ đằng sau sự quay vòng thích hợp của các thiên hà. Nó là một phần không thể thiếu trong vật lý của Vũ trụ chúng ta - nhưng các nhà khoa học vẫn không cho biết những gì nó tạo ra. Dữ liệu mới nhất từ Planck cho thấy chất bí ẩn này bao gồm 26,2% vũ trụ, khiến nó trở nên phổ biến gần gấp năm lần rưỡi so với vật chất thông thường hàng ngày. Giờ đây, bốn nhà nghiên cứu châu Âu đã ám chỉ rằng họ có thể có một khám phá trên tay: một tín hiệu trong ánh sáng tia X không rõ nguyên nhân và có thể là bằng chứng của sự tương tác được tìm kiếm lâu dài giữa các hạt - cụ thể là sự hủy diệt của bóng tối vấn đề.
Khi các nhà thiên văn học muốn nghiên cứu một vật thể trên bầu trời đêm, như một ngôi sao hoặc thiên hà, họ bắt đầu bằng cách phân tích ánh sáng của nó qua tất cả các bước sóng. Điều này cho phép họ hình dung các vạch tối hẹp trong phổ đối tượng, được gọi là các vạch hấp thụ. Các vạch hấp thụ xảy ra do các thành phần thành phần Ngôi sao hoặc Thiên hà hấp thụ ánh sáng ở các bước sóng nhất định, ngăn chặn hầu hết các photon có năng lượng đó đến Trái đất. Tương tự, các hạt tương tác cũng có thể để lại các vạch phát xạ trong phổ Star hay galaxy galaxy, các vạch sáng được tạo ra khi các photon dư thừa được phát ra thông qua các quá trình hạ nguyên tử như hưng phấn và phân rã. Bằng cách nhìn kỹ vào các đường phát xạ này, các nhà khoa học thường có thể vẽ nên một bức tranh mạnh mẽ về vật lý đang diễn ra ở những nơi khác trong vũ trụ.
Nhưng đôi khi, các nhà khoa học tìm thấy một đường phát xạ khó hiểu hơn. Đầu năm nay, các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Vật lý và Vũ trụ học hạt nhân (LPPC) ở Thụy Sĩ và Đại học Leiden ở Hà Lan đã xác định một luồng năng lượng dư thừa trong ánh sáng tia X đến từ cả thiên hà Andromeda và cụm sao Perseus: một đường phát xạ với năng lượng khoảng 3,5keV. Không có quy trình được biết có thể giải thích cho dòng này; tuy nhiên, nó phù hợp với các mô hình của lý thuyết neutrino vô trùng - một hạt mà nhiều nhà khoa học tin là một ứng cử viên chính cho vật chất tối.
Các nhà nghiên cứu tin rằng đường phát xạ kỳ lạ này có thể là kết quả của sự hủy diệt hoặc phân rã của các hạt vật chất tối này, một quá trình được cho là giải phóng các photon tia X. Trên thực tế, tín hiệu dường như mạnh nhất ở các khu vực dày đặc nhất của Andromeda và Perseus và ngày càng lan tỏa ra khỏi trung tâm, một phân bố cũng là đặc trưng của vật chất tối. Ngoài ra, tín hiệu không có trong các quan sát của nhóm về không gian trống, sâu, ngụ ý rằng nó là có thật và không chỉ là tạo tác công cụ.
Trong bản in trước của bài báo của họ, các nhà nghiên cứu cẩn thận nhấn mạnh rằng bản thân tín hiệu yếu theo tiêu chuẩn khoa học. Đó là, họ chỉ có thể chắc chắn 99,994% rằng đó là kết quả thực sự và không chỉ là một biến động thống kê giả mạo, một mức độ tin cậy được gọi là 4σ. (Tiêu chuẩn vàng cho một khám phá trong khoa học là 5σ: một kết quả có thể được tuyên bố là đúng sự thật với độ tin cậy 99,9999%) Các nhà khoa học khác không chắc chắn rằng vật chất tối là một lời giải thích tốt như vậy sau tất cả. Theo dự đoán được thực hiện dựa trên các phép đo của rừng Lyman-alpha - nghĩa là mô hình quang phổ của sự hấp thụ hydro và phát xạ photon trong các đám mây khí rất xa, rất cũ - bất kỳ hạt nào có ý nghĩa vật chất tối đều phải có năng lượng trên 10keV - hơn nữa hơn hai lần năng lượng của tín hiệu gần đây nhất này.
Như mọi khi, nghiên cứu về vũ trụ học đầy bí ẩn. Cho dù đường phát xạ đặc biệt này có trở thành bằng chứng của neutrino vô trùng (và do đó là vật chất tối) hay không, nó dường như là một tín hiệu của một quá trình vật lý mà các nhà khoa học chưa hiểu. Nếu các quan sát trong tương lai có thể làm tăng sự chắc chắn của khám phá này lên 5σcấp độ, các nhà vật lý thiên văn sẽ có một hiện tượng khác để giải thích - một triển vọng thú vị, bất kể kết quả cuối cùng.
Nghiên cứu của nhóm nghiên cứu đã được chấp nhận vào Thư đánh giá vật lý và sẽ được xuất bản trong số phát hành sắp tới.
