Fermi teleskop dijieun observasi bersih kaleuwihan γ-ray émisi di puseur galaksi imah urang nu mucunghul non-spherical jeung flattened. Disebut Galactic Center Excess (GCE), kaleuleuwihan γ-ray ieu mangrupikeun tanda tangan anu mungkin tina materi gelap anu timbul salaku produk penghancuran diri partikel masif anu berinteraksi lemah (WIMP), calon partikel materi gelap. Sanajan kitu, kaleuwihan γ-ray dititénan dina puseur galaksi ogé bisa jadi alatan pulsar millisecond heubeul (MSPs). Saprak harita, morfologi GCE alatan dark matter (DM) bakal jadi buleud. Hiji studi simulasi panganyarna nembongkeun yen morfologi sinar gamma alatan DM bisa jadi nyata nonspherical sarta flattened. Ieu ngandung harti duanana annihilations materi gelap (DM) jeung millisecond pulsar (MSPs) hipotesis pikeun GCE observasi sarua mungkin. Sinar gamma dihasilkeun dina musnahna materi poék (DM) bakal boga tingkat énergi kacida luhurna kira 0.1 tera-éléktron-volt (TeV). Teleskop sinar gamma standar teu tiasa ngadeteksi foton énergi tinggi ieu sacara langsung. Lantaran kitu, konpirmasi modél dark matter (DM) Galactic Center Excess (GCE) bakal tiasa dilaksanakeun saatos ngulik ku observatorium tera γ-ray sapertos Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO) sareng Southern Wide-field Gamma-ray Observatory (SWGO).
Carita ngeunaan materi gelap dimimitian dina taun 1933 nalika Fritz Zwicky niténan yén galaksi-galaksi nu gerakna gancang dina Kluster Koma teu bisa nahan babarengan jeung tetep stabil tanpa ayana zat tambahan nu kumaha bae teu katingali tapi boga pangaruh gravitasi nyukupan pikeun ngeureunkeun galaksi ti ragrag eta. Anjeunna nyiptakeun istilah "materi poék" pikeun ngarujuk kana masalah anu teu katingali sapertos kitu. Dina 1960s, Vera Rubin nyieun kontribusi mani pikeun pamahaman kami ngeunaan masalah poék. Anjeunna nyatet yén béntang-béntang di ujung luar Andromeda sareng galaksi-galaksi sanés nguriling kalayan laju sagancangna kecepatan béntang nuju pusat. Pikeun jumlah tinangtu sadaya materi anu dititénan, galaksi kedahna ambruk sareng ngabutuhkeun ayana sababaraha matéri halimunan tambahan anu ngajaga galaksi babarengan sareng nyababkeun aranjeunna muter dina kecepatan luhur. Ukuran kurva rotasi galaksi Andromeda nya nyadiakeun bukti pangheubeulna ngeunaan materi poék.
Ayeuna urang terang yén zat poék henteu berinteraksi sareng cahaya atanapi gaya éléktromagnétik. Éta henteu nyerep, ngagambarkeun atanapi ngaluarkeun cahaya atanapi radiasi éléktromagnétik sanés sareng henteu katingali ku kituna disebut poék. Tapi éta gugus sacara gravitasi sareng gaduh pangaruh gravitasi dina zat biasa, sareng ieu kumaha ayana di rohangan umumna disimpulkeun. Galaksi-galaksi dihijikeun dina kasatimbangan ku pangaruh gravitasi tina materi poék nu constitutes saloba 26.8% tina eusi énergi massa jagat raya sedengkeun sakabéh jagat bisa diobservasi kaasup sakabeh zat biasa baryonic nu urang sadayana diwangun ku ukur 4.9% tina jagat raya. Sésana 68.3% tina eusi énergi massa jagat raya nyaéta énergi poék.
Henteu dipikanyaho naon saleresna masalah poék. Taya partikel fundamental dina Modél baku boga sipat diperlukeun pikeun zat poék. Panginten, hipotésis "partikel supersymmetric" anu mitra pikeun partikel dina Modél Standar ngajantenkeun materi poék. Sugan aya dunya paralel materi poék. WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles), axions, atawa neutrino steril nyaéta partikel hipotésis saluareun Modél Standar anu jadi calon pamimpin. Tapi, teu acan aya kasuksésan dina ngadeteksi partikel sapertos kitu.
Aya sababaraha proyék (sapertos Percobaan XENON, Proyék DarkSide-20k, Percobaan EURECA, jeung RES-NOVA) ayeuna dijalankeun pikeun deteksi langsung partikel zat poék. Ieu lolobana detéktor gas mulia cair atawa detéktor cryogenic nu dirancang pikeun ngadeteksi sinyal pingsan tina interaksi partikel zat poék. Nanging, sanaos seueur pendekatan énggal, teu aya proyék anu tiasa langsung ngadeteksi partikel masalah poék.
Pikeun bukti teu langsung ngeunaan materi poék, urang bisa néangan épék gravitasi tina materi poék, sakumaha Fritz Zwicky jeung Vera Rubin manggihan materi poék ku cara nalungtik kumaha galaksi nu diayakeun babarengan sanajan boga speeds disproportionately tinggi pikeun zat biasa observasi. Balukar gravitasi tina lensing (bending cahaya) jeung épék on gerakan béntang dina spasi ogé bisa nyadiakeun bukti teu langsung ayana zat poék. Sajaba ti éta, produk musnahna (saperti sinar gamma, neutrino, jeung sinar kosmik) dijieun nalika partikel zat poék tabrakan di rohangan ogé bisa nunjukkeun ayana zat poék. Salah sahiji lokasi dimana materi poék diprediksi dumasar kana produk musnahna partikel zat poék nyaéta puseur galaksi asal urang Bima Sakti.
Deteksi zat poék di tengah galaksi bumi urang Bima Sakti
Aya indikasi kaleuwihan diffuse gelombang mikro sentral glow di puseur Milky Way (MW). Kaleuwihan cahaya diusulkeun alatan émisi synchrotron ti éléktron rélativistik jeung positron dihasilkeun dina WIMP musnah materi gelap, ku kituna sinyal γ-ray diffuse nambahan dina rentang énergi nepi ka sababaraha ratus GeV diprediksi. Salajengna, Fermi-Large Area Telescope (LAT) ngadeteksi sinyal γ-ray anu diidentifikasi minangka Galactic Center Excess (GCE). Moal lami deui, éta sadar yén Galactic Center Excess (GCE) ogé bisa jadi alatan béntang neutron heubeul (pulsar milidetik). Diperkirakeun yén morfologi GCE bakal penting - GCE anu bentukna buleud simetris bakal nunjukkeun émisi sinar-γ tina ngaleungitkeun partikel zat poék (DM) sedengkeun morfologi GCE anu datar bakal nunjukkeun émisi sinar-γ tina pulsar millisecond (MSP).
Observasi éksténsif ngeunaan puseur galaksi Bima Sakti ku Fermi-Large Area Telescope (LAT) nembongkeun asphericity flattened. Biasana, hiji bakal ngahubungkeun asphericity observasi ka béntang heubeul (MSP) tapi hiji ulikan panganyarna diterbitkeun dina 16 Oktober 2025 geus menyimpulkan yén morfologi GCE diprediksi ku duanana béntang heubeul (MSP) jeung dark matter (DM) model musnah teu bisa dibédakeun.
Pikeun diajar distribusi zat poék, panalungtik ngalaksanakeun simulasi morfologi galaksi MW (Milky Way). Aranjeunna manggihan yén halo materi poék sabudeureun galaksi ogé sabudeureun wewengkon sentral galaksi éta jarang buleud sakumaha dianggap model anisotropic. Gantina, analisis némbongkeun proyéksi dénsitas materi poék flattened pikeun sakabéh galaksi. Distribusi materi gelap (DM) non-axisymmetrical ieu ogé ditingalikeun ku sajarah ngahijikeun galaksi Bima Sakti dina tilu miliar taun munggaran dina sajarah jagat raya. Morfologi GCE anu dititénan diratakeun di wewengkon tengah, anu umumna dianggap ciri distribusi béntang heubeul (MSP). Panaliti anyar nunjukkeun yén masalah poék (DM) ngahasilkeun distribusi kotak anu sami. Ku kituna, duanana annihilations dark matter (DM) jeung millisecond pulsars (MSPs) hipotesis pikeun GCE observasi sarua mungkin.
Naha GCE anu dititénan kusabab masalah poék (DM) atanapi kusabab pulsar millisecond (MSPs) bakal dipikanyaho nalika observatorium γ-ray sapertos Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO) sareng Southern Wide-field Gamma-ray Observatory (SWGO) ngalengkepan studi sinar tera-gamma maranéhanana di hareup. Sinar gamma dihasilkeun salaku produk musnahna materi poék (DM) di puseur galaksi bakal foton ultra-luhur-énergi kalawan tingkat énergi kacida luhurna kira 0.1 tera-éléktron-volt (TeV). Teleskop sinar gamma standar teu tiasa ngadeteksi foton énergi tinggi ieu sacara langsung. Sinar tera-gamma bade janten target penting pikeun observatorium sinar-γ kahareup kawas CTAO jeung SWGO.
Ulikan ieu mangrupa lengkah maju dina deteksi zat poék dina spasi ngaliwatan produk musnahna tapi ayana zat poék di puseur galaksi bakal merlukeun konfirmasi ku observatorium sinar γ-énergi ultra luhur kayaning CTAO atanapi SWGO ka hareup. Kamajuan anu langkung signifikan dina élmu ngeunaan masalah poék nyaéta deteksi langsung tina partikel DM.
***
Rujukan:
- Hochberg, Y., Kahn, YF, Leane, RK et al. Pendekatan anyar pikeun deteksi masalah poék. Nat Rev Phys 4, 637-641 (2022). https://doi.org/10.1038/s42254-022-00509-4
- Misiaszeka M. sarta Rossib N. 2024. Deteksi langsung zat poék: review kritis. Simétri 2024, 16(2), 201; DOI: https://doi.org/10.3390/sym16020201
- Instituto de Física Corpuscular. Milarian masalah poék: pendekatan anyar pikeun ngadeteksi anu teu katingali. 22 Agustus 2025. Sadia di https://webific.ific.uv.es/web/en/content/search-dark-matter-new-approach-detecting-invisible
- Muru MM, dkk 2025. Fermi-LAT Galactic Center Kaleuwihan Morfologi of Dark Matter dina Simulasi Galaksi Bima Sakti. Surat Review Fisik. 135, 161005. Diterbitkeun 16 Oktober 2025. DOI: https://doi.org/10.1103/g9qz-h8wd . Vérsi preprint di arXiv. Dikintunkeun 8 Agustus 2025. DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2508.06314
- Universitas Johns Hopkins. Warta - Cahaya misterius dina cara susu tiasa janten bukti tina masalah poék. Dipasang dina 16 Oktober 2025. Sadia di https://hub.jhu.edu/2025/10/16/mysterious-glow-in-milky-way-dark-matter/
- Leibniz Institute pikeun Astrofisika. Warta - Bima Sakti nunjukkeun kaleuwihan sinar gamma kusabab musnahna materi gelap. Dipasang 17 Oktober 2025. Sadia di https://www.aip.de/en/news/milkyway-gammaray-darkmatter-annihilation/
- Teleskop Angkasa Fermi Gamma-ray. Sadia di https://science.nasa.gov/mission/fermi/
- Observatorium Array Teleskop Cherenkov (CTAO). Sadia di https://www.ctao.org/emission-to-discovery/science/
- The Southern Wide-field Gamma-ray Observatory (SWGO). Sadia di https://www.swgo.org/SWGOWiki/doku.php?id=swgo_rel_pub
- Observatorium Tartu. Sisi poék Alam Semesta. Sadia di https://kosmos.ut.ee/en/dark-side-of-the-universe
***
, this excess γ-ray is a possible signature of dark matter arising as a product of self-annihilations of weakly interacting massive particles (WIMPs), a dark matter particle candidate. However, the excess γ-ray observed at the galactic centre may also be due to old millisecond pulsars (MSPs). Hitherto, it was held that the morphology GCE due to dark matter (DM) would be spherical. A recent simulation study reveals that gamma-ray morphology due to DM could be significantly nonspherical and flattened. This means both dark matter (DM) annihilations and millisecond pulsars (MSPs) hypotheses for the observed GCE are equally possible. The gamma rays produced in the annihilation of dark matter (DM) would have an extremely high energy level of approximately 0.1 tera-electron-volts (TeV). The standard gamma-ray telescopes cannot detect these high-energy photons directly. Hence, confirmation of dark matter (DM) model of Galactic Centre Excess (GCE) would be possible upon completion of studies by the tera γ-ray observatories like CTAO and SWGO.){kind=link}