טונקעלע מאַטעריע אין צענטער פון אונדזער היים גאַלאַקסי 

א פערמי טעלעסקאפ האט געמאכט א ריינע אבזערוואציע פון ​​איבעריגע γ-שטראל אויסשטראלונג אין צענטער פון אונזער היים גאלאקסיע, וואס האט אויסגעזען נישט-ספעריש און פלאַך. באצייכנט אלס גאלאקטישן צענטער איבערפלוס (GCE), איז דער איבעריגער γ-שטראל א מעגלעכער סימן פון טונקעלע מאַטעריע וואס שטאמט אלס א פראדוקט פון זעלבסט-פארניכטונגען פון שוואך אינטעראקטיווע מאסיווע פארטיקלען (WIMPs), א קאנדידאט פאר טונקעלע מאַטעריע פארטיקלען. אבער, דער איבעריגער γ-שטראל וואס מען באמערקט אין גאלאקטישן צענטער קען אויך זיין צוליב אלטע מיליסעקונדע פולסארן (MSPs). ביז יעצט האט מען געהאלטן אז די GCE מארפאלאגיע צוליב טונקעלע מאַטעריע (DM) וואלט געווען ספעריש. א פרישע סימולאציע שטודיע ווייזט אז גאמא-שטראל מארפאלאגיע צוליב DM קען זיין באדייטנד נישט-ספעריש און פלאַך. דאס מיינט אז סיי טונקעלע מאַטעריע (DM) פארניכטונגען און סיי מיליסעקונדע פולסארן (MSPs) היפאטעזן פאר די באאבאכטעטע GCE זענען גלייך מעגלעך. די גאמא שטראלן וואס ווערן פראדוצירט אין דער פארניכטונג פון טונקעלע מאַטעריע (DM) וואלטן געהאט אן עקסטרעם הויכן ענערגיע לעוועל פון בערך 0.1 טערא-עלעקטראן-וואלטס (TeV). די סטאַנדאַרט גאַמאַ-שטראַל טעלעסקאָפּן קענען נישט דעטעקטירן די הויך-ענערגיע פאָטאָנען גלייך. דעריבער, באַשטעטיקונג פון טונקעל מאַטעריע (DM) מאָדעל פון גאַלאַקטיש צענטער עקסעס (GCE) וואָלט זיין מעגלעך נאָך די קאַמפּלישאַן פון שטודיעס דורך די טעראַ γ-שטראַל אָבסערוואַטאָריעס ווי טשערענקאָוו טעלעסקאָפּ אַרעי אָבסערוואַטאָרי (CTAO) און סאָוטהערן ווייד-פיעלד גאַמאַ-שטראַל אָבסערוואַטאָרי (SWGO).

די געשיכטע פון ​​טונקעלער מאַטעריע האָט זיך אָנגעהויבן אין 1933 ווען פריץ צוויצקי האָט באַמערקט אַז די שנעל-באַוועגלעכע גאַלאַקסיעס אין דעם קאָמאַ קלאַסטער קענען נישט האַלטן צוזאַמען און בלייבן סטאַביל אָן דער אנוועזנהייט פון נאָך מאַטעריע וואָס איז עפעס נישט קענטיק אָבער האָט אַ גענוגנדיקע גראַוויטאַציאָנעלע ווירקונג צו האַלטן גאַלאַקסיעס פון צעפאַלן. ער האָט אויסגעטראַכט דעם טערמין "טונקעלער מאַטעריע" צו באַצייכענען אַזאַ נישט קענטיק מאַטעריע. אין די 1960ער יאָרן האָט וועראַ רובין געמאַכט אַ וויכטיקן ביישטייער צו אונדזער פארשטאנד פון טונקעלער מאַטעריע. זי האָט באַמערקט אַז די שטערן ביי די אויסערן ברעגן פון אַנדראָמעדאַ און אַנדערע גאַלאַקסיעס האָבן זיך געדרייט מיט אַ גיכקייט אַזוי שנעל ווי די גיכקייטן פון די שטערן צו דעם צענטער. פֿאַר דער געגעבענער סומע פון ​​אַלע באַאָבאַכטע מאַטעריע, וואָלט די גאַלאַקסיע געדאַרפט צעפֿלויגן, וואָס האָט געפֿאָדערט די אנוועזנהייט פון נאָך נישט קענטיק מאַטעריע וואָס האַלט די גאַלאַקסיעס צוזאַמען און פאַראורזאַכט זיי צו דרייען זיך מיט הויכע גיכקייטן. אירע מעסטונגען פון ראָטאַציע קורוועס פון דער אַנדראָמעדאַ גאַלאַקסיע האָבן געגעבן די ערשטע באַווייזן פון טונקעלער מאַטעריע.  

איצט ווייסן מיר אז טונקעלע מאַטעריע אינטעראַקטירט נישט מיט ליכט אדער עלעקטראָמאַגנעטישע קראַפט. עס אַבזאָרבירט נישט, רעפלעקטירט נישט אדער עמיטירט נישט ליכט אדער קיין אנדערע עלעקטראָמאַגנעטישע שטראַלונגען און איז נישט קענטיק, דעריבער רופט מען עס טונקעל. אבער עס זאַמלט זיך גראַוויטאַציאָנעל און האט א גראַוויטאַציאָנעלע ווירקונג אויף געוויינטלעכע מאַטעריע, און דאָס איז ווי מען רעכנט בכלל אויס איר בייַזייַן אין פּלאַץ. גאַלאַקסיעס ווערן געהאַלטן צוזאַמען אין גלייכגעוויכט דורך דער גראַוויטאַציאָנעלער ווירקונג פון דער טונקעלער מאַטעריע, וואָס מאַכט אויס אַזוי פיל ווי 26.8% פון דער מאַסע ענערגיע אינהאַלט פון דער וניווערס, בשעת דער גאַנצער אָבסערוואַבלער וניווערס, אַרייַנגערעכנט אַלע באַריאָנישע געוויינטלעכע מאַטעריע פון ​​וועלכער מיר אַלע זענען צוזאַמענגעשטעלט, מאַכט בלויז 4.9% פון דער וניווערס. די איבעריקע 68.3% פון דער מאַסע ענערגיע אינהאַלט פון דער וניווערס איז טונקעלע ענערגיע.  

מען ווייסט נישט וואָס טונקעלע מאַטעריע טאַקע איז. קיין יסודותדיקע פּאַרטיקלען אין דער נאָרמאַל מאָדעל האבן אייגנשאפטן וואס זענען נויטיג צו זיין טונקעלע מאַטעריע. אפשר, היפּאָטעטישע "סופּערסימעטרישע פּאַרטיקלען" וואָס זענען פּאַרטנערס צו די פּאַרטיקלען אין דעם סטאַנדאַרד מאָדעל מאַכן טונקעלע מאַטעריע. אפשר איז דאָ אַ פּאַראַלעלע וועלט פון טונקעלער מאַטעריע. WIMPs (שוואַך אינטעראַקטינג מאַסיווע פּאַרטיקלען), אַקסיאָנס, אָדער סטערילע נעטרינאָס זענען היפּאָטעזירטע פּאַרטיקלען ווייטער פון דעם סטאַנדאַרד מאָדעל וואָס זענען פירנדיקע קאַנדידאַטן. אָבער, קיין הצלחה איז נאָך נישט דערגרייכט געוואָרן אין דער דעטעקציע פון ​​אַזעלכע פּאַרטיקלען.  

עס זענען דא פארשידענע פראיעקטן (למשל קסענאָן עקספּערימענט, דאַרקסייד-20ק פּראָיעקט, יורעקאַ עקספּערימענט, און רעס-נאָוואַ) איצט אין גאַנג פֿאַר דירעקט דעטעקשאַן פון טונקעלע מאַטעריע פּאַרטיקלען. דאָס זענען מערסטנס פליסיקע איידעלע גאַז דעטעקטאָרן אָדער קריאָגעניק דעטעקטאָרן וואָס זענען דיזיינד צו דעטעקטירן שוואַכע סיגנאַלן פון ינטעראַקשאַנז פון טונקעלע מאַטעריע פּאַרטיקלען. אָבער, טראָץ פילע נייַע צוגאַנגען, קיין פּראָיעקט איז געווען ביכולת צו דירעקט דעטעקטירן קיין טונקעלע מאַטעריע פּאַרטיקל נאָך. 

פאר די אומדירעקטע באווייזן פון דער טונקעלער מאַטעריע, קען מען זוכן די גראַוויטאַציאָנעלע עפֿעקטן פון טונקעלער מאַטעריע, ווי פריץ צוויצקי און וועראַ רובין האָבן געטאָן צו אַנטדעקן טונקעלע מאַטעריע דורך שטודירן ווי גאַלאַקסיעס ווערן צוזאַמענגעהאַלטן טראָץ דעם וואָס זיי האָבן גיכקייטן וואָס זענען דיספּראָפּאָרציאָנעל הויך פֿאַר דער באַאָבאַכטערטער געוויינטלעכער מאַטעריע. די גראַוויטאַציאָנעלע עפֿעקטן פון לענסינג (בייגן פון ליכט) און עפֿעקטן אויף באַוועגונג פון שטערן אין קאָסמאָס קענען אויך צושטעלן אומדירעקטע באווייזן פון דער אנוועזנהייט פון טונקעלער מאַטעריע. דערצו, פֿאַרניכטונג פּראָדוקטן (ווי גאַמאַ-שטראַלן, נעטרינאָס און קאָסמישע שטראַלן) וואָס ווערן באַשאַפֿן ווען טונקעלע מאַטעריע פּאַרטיקלען קאָלידירן מיט יעדער אַנדערער אין קאָסמאָס קענען אויך אָנווייַזן די אנוועזנהייט פון טונקעלער מאַטעריע. איין אַזאַ אָרט וואו טונקעלע מאַטעריע איז געווען פאָרויסגעזאָגט באַזירט אויף פּראָדוקטן פון פֿאַרניכטונג פון טונקעלע מאַטעריע פּאַרטיקלען איז דער צענטער פון אונדזער היים גאַלאַקסי מילכי וועג.  

דעטעקציע פון ​​טונקעלע מאַטעריע אין צענטער פון אונדזער היים גאַלאַקסי מילכיקע וועג  

עס זענען געווען סימנים פון אן איבערגעטריבענעם דיפוזן מייקראַוועוו צענטראלן גלאנץ אין צענטער פון מילכיקע וועג (MW). מען האט פארגעשלאגן אז דער איבערגעטריבענער גלאנץ איז געווען צוליב סינקראטראן עמיסיע פון ​​רעלאטיוויסטישע עלעקטראנען און פאזיטראנען וואס זענען געשאפן געווארן אין WIMP טונקעלע מאַטעריע פארניכטונג, דעריבער איז פארגעזאגט געווארן אן אויסגעברייטערטן דיפוזן γ-שטראַלן סיגנאל אין דער ענערגיע ראם ביז א פאר הונדערט GeV. דערנאך האט דער פערמי-גרויסער שטח טעלעסקאפ (LAT) דעטעקטירט דעם γ-שטראַלן סיגנאל, וואס איז אידענטיפיצירט געווארן אלס דער גאלאקטישער צענטער איבערפלוס (GCE). באלד האט מען איינגעזען אז דער גאלאקטישער צענטער איבערפלוס (GCE) קען אויך זיין צוליב אלטע נייטראן שטערן (מיליסעקונדע פולסארן). מען האט געמיינט אז די מארפאלאגיע פון ​​GCE וואלט געווען וויכטיג – א סימעטרישער ספעריש-פארמיגער GCE וואלט געווען אן אנווייזונג פון γ-שטראַלן עמיסיע פון ​​פארניכטונג פון טונקעלע מאַטעריע (DM) פארטיקלען, בשעת א געפלאכטע מארפאלאגיע פון ​​GCE וואלט געווען אן אנווייזונג פון γ-שטראַלן עמיסיע פון ​​מיליסעקונדע פולסארן (MSP).  

ברייטע אבזערוואציע פון ​​דעם מילכיגן וועג גאלאקטישן צענטער דורך דעם פערמי-גרויסער שטח טעלעסקאפ (LAT) האט אנטפלעקט א פלאכטע אספערישע צושטאנד. געווענליך וואלט מען פארבונדן די באאבאכטעטע אספערישע צושטאנד מיט אלטע שטערן (MSP), אבער א פרישע שטודיע ארויסגעגעבן דעם 16טן אקטאבער 2025 האט געפונען אז די GCE מארפאלאגיעס וואס ווערן פאראויסגעזאגט דורך ביידע אלטע שטערן (MSP) און טונקעלע מאטעריע (DM) פארניכטונג מאדעלן זענען נישט אונטערשיידלעך.   

כדי צו שטודירן די פארשפרייטונג פון דער טונקעלער מאַטעריע, האבן די פארשער דורכגעפירט א סימולאציע פון ​​דער מארפאלאגיע פון ​​MW (מילכי וועג)-ענלעכע גאלאקסיעס. זיי האבן געפונען אז די טונקעלע מאַטעריע האַלאָס אַרום די גאלאקסיעס, ווי אויך אַרום די צענטראלע געגנטן פון די גאלאקסיעס, זענען זעלטן געווען ספעריש, ווי אנגענומען אין דעם אניסאָטראָפּישן מאָדעל. אנשטאט, האט די אנאליז געוויזן א פלאַכע טונקעלע מאַטעריע געדיכטקייט פּראָיעקציע פאר אלע גאלאקסיעס. די נישט-אַקסיסימעטרישע טונקעלע מאַטעריע (DM) פארשפרייטונג איז אויך געוויזן געווארן דורך דער צוזאמענגייענדיקער געשיכטע פון ​​דער מילכי וועג גאַלאַקסי אין די ערשטע דריי ביליאָן יאָר אין דער געשיכטע פון ​​אוניווערס. די באאבאכטעטע מארפאלאגיע פון ​​GCE איז פלאַכעד איבער דער צענטראלער געגנט, וואָס ווערט בכלל געהאלטן פאר כאַראַקטעריסטיש פאר אַלטע שטערן (MSP) פארשפרייטונג. די נייע שטודיע האט דעמאנסטרירט אז די טונקעלע מאַטעריע (DM) דזשענערירט א ענלעכע קעסטלדיקע פארשפרייטונג. אזוי, ביידע טונקעלע מאַטעריע (DM) פארניכטונגען און מיליסעקונדע פּולסאַרן (MSPs) היפּאָטעזן פאר די באאבאכטעטע GCE זענען גלייך מעגלעך.   

צי די באאבאכטעטע GCE איז צוליב טונקעלע מאַטעריע (DM) אדער צוליב מיליסעקונדע פּולסאַרן (MSPs) וועט מען וויסן ווען γ-שטראַל אָבסערוואַטאָריעס ווי טשערענקאָוו טעלעסקאָפּ אַרעי אָבסערוואַטאָריע (CTAO) און סאָוטהערן ווייד-פיעלד גאַמאַ-שטראַל אָבסערוואַטאָריע (SWGO) וועלן ענדיקן זייערע טעראַ-גאַמאַ-שטראַל שטודיעס אין דער צוקונפֿט. די גאַמאַ שטראַלן וואָס ווערן פּראָדוצירט ווי אַן אַניהילאַציע פּראָדוקט פון טונקעלע מאַטעריע (DM) אין דעם גאַלאַקטישן צענטער וועלן זיין אולטראַ-הויך-ענערגיע פאָטאָנען מיט אַן עקסטרעם הויכן ענערגיע לעוועל פון בערך 0.1 טעראַ-עלעקטראָן-וואָלט (TeV). נאָרמאַלע גאַמאַ-שטראַל טעלעסקאָפּן קענען נישט דעטעקטירן די הויך-ענערגיע פאָטאָנען גלייך. טעראַ-גאַמאַ שטראַלן וועלן זיין אַ וויכטיק ציל פֿאַר צוקונפֿטיקע γ-שטראַל אָבסערוואַטאָריעס ווי CTAO און SWGO.  

די שטודיע איז א שריט פאראויס אין דער דעטעקציע פון ​​טונקעלע מאַטעריע אין קאָסמאָס דורך אירע פארניכטונג פּראָדוקטן, אָבער די אנוועזנהייט פון טונקעלע מאַטעריע אין גאַלאַקטישן צענטער וואָלט געדאַרפט באַשטעטיקונג דורך די אולטראַ-הויך-ענערגיע γ-שטראַל אָבסערוואַטאָריעס ווי CTAO אָדער SWGO אין דער צוקונפט. פיל מער באַדייטנדיקער פּראָגרעס אין דער וויסנשאַפֿט פון טונקעלע מאַטעריע וואָלט זיין די דירעקטע דעטעקציע פון ​​יעדן DM פּאַרטיקל.  

*** 

רעפֿערענצן:  

1. האָכבערג, י., קאַהן, י.פ., ליאַן, ר.ק. און אַנדערע. נײַע צוגאַנגען צו דער דעטעקציע פֿון טונקעלע מאַטעריע. נאַט. רעוו. פֿיז. 4, 637–641 (2022). https://doi.org/10.1038/s42254-022-00509-4 

2. מיסיאַסשעקאַ מ. און ראָסיב נ. 2024. דירעקטע דעטעקציע פון ​​טונקעלער מאַטעריע: אַ קריטישע איבערבליק. סימעטריע 2024, 16(2), 201; DOI: https://doi.org/10.3390/sym16020201  

3. אינסטיטוטאָ דע פֿיליקאַ קאָרפּוסקיאַלער. אין זוכן פֿון טונקעלער מאַטעריע: אַ נײַער צוגאַנג צו דעטעקטירן דאָס אומזעבארע. 22סטן אויגוסט 2025. פֿאַרפֿיגבאר בײַ https://webific.ific.uv.es/web/en/content/search-dark-matter-new-approach-detecting-invisible 

4. מורו MM, et al 2025. פערמי-LAT גאַלאַקטיש צענטער איבערפלוס מאָרפאָלאָגיע פון ​​טונקעל מאַטעריע אין סימיאַליישאַנז פון די מילכיקע וועג גאַלאַקסי. פיזיקאַל איבערבליק בריוו. 135, 161005. ארויסגעגעבן 16 אקטאבער 2025. DOI: https://doi.org/10.1103/g9qz-h8wd . פאָר-געדרוקטע ווערסיע ביי arXiv. אריינגעגעבן 8טן אויגוסט 2025. DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2508.06314  

5. דזשאנס האפקינס אוניווערסיטעט. נייעס – מיסטעריעזער גלאנץ אין מילכיקן וועג קען זיין א באווייז פון טונקעלער מאטעריע. ארויפגעשטעלט דעם 16טן אקטאבער 2025. פאראן ביי https://hub.jhu.edu/2025/10/16/mysterious-glow-in-milky-way-dark-matter/  

6. לייבניץ אינסטיטוט פֿאַר אַסטראָפֿיזיק. נייעס – מילכיקע וועג ווײַזט גאַמאַ שטראַלן איבערפֿלוס צוליב טונקעלע מאַטעריע פֿאַרניכטונג. אַרויפֿגעשטעלט 17טן אָקטאָבער 2025. פֿאַרפֿיגבאר בײַ https://www.aip.de/en/news/milkyway-gammaray-darkmatter-annihilation/  

7. פערמי גאַמאַ-שטראַל ספעיס טעלעסקאָפּ. בנימצא ביי https://science.nasa.gov/mission/fermi/  

8. טשערענקאָוו טעלעסקאָפּ אַרעי אָבסערוואַטאָריע (CTAO). בנימצא ביי https://www.ctao.org/emission-to-discovery/science/  

9. די סאָוטהערן ברייט-פעלד גאַמאַ-שטראַל אָבסערוואַטאָריע (SWGO). בנימצא ביי https://www.swgo.org/SWGOWiki/doku.php?id=swgo_rel_pub  

10. טאַרטו אָבסערוואַטאָריע. טונקעלע זײַט פֿון דער אוניווערס. פֿאַרפֿיגבאר בײַ https://kosmos.ut.ee/en/dark-side-of-the-universe 

***