احتمالاً دانشمندان سرانجام برای اولین بار ماده تاریک را «دیده‌اند»
Robert Lea
ممکن است دانشمندان برای اولین بار «ماده تاریک» را مشاهده کرده باشند، به‌دلیل تلسکوپ فضایی گاما فرنی ناسا. اگر این‌طور باشد، این نخستین شناسایی مستقیم از اسرارآلای‌ترین مادهٔ جهان محسوب می‌شود.
مادهٔ تاریک اولین بار در سال ۱۹۳۳ توسط ستاره‌شانس فریتز زوکی نظریه‌پردازی شد؛ او متوجه شد که کهکشان‌های قابل‌مشاهدهٔ خوشهٔ کما نیروی جاذبهٔ کافی برای جلوگیری از پرتاب این خوشه ندارند. سپس، در دههٔ ۱۹۷۰، ستاره‌شناس ورا روبین و همکارانش دریافتند که لبه‌های بیرونی کهکشان‌های مارپیچی با همان سرعتی می‌چرخند که مرکز آن‌ها می‌چرخد؛ این پدیده تنها زمانی ممکن است که بیشترین جرم این کهکشان‌ها در مرکزشان متمرکز نباشد، بلکه به‌صورت گسترده‌تری پخش شده باشد. این‌ها قطعا مشاهدات مستقیم مادهٔ تاریک نیستند، بلکه استنتاج‌هایی بر پایهٔ تعامل مادهٔ تاریک با جاذبه و تأثیر جاذبه بر مادهٔ معمولی و نور هستند. با این حال، به‌دلیل این یافته‌ها، ستاره‌شناسان از آن پس محاسبه کرده‌اند که تمام کهکشان‌های بزرگ در هاله‌های وسیعی از مادهٔ تاریک قرار دارند که به‌مراتب فراتر از محدودهٔ مادهٔ قابل مشاهده در کهکشان‌ها (مانند هالهٔ ستاره‌ای) گسترش می‌یابند.
در حال حاضر تخمین زده می‌شود ذرات این مادهٔ مرموز پنج برابر بیشتر از ذرات مادهٔ روزمره وزن دارند. به عبارت دیگر، تمام اشیائی که روزانه می‌بینیم — ستارگان، سیاره‌ها، ماه‌ها، بدن ما، گربهٔ همسایه و غیره — تنها ۱۵٪ از کل مادهٔ جهان را تشکیل می‌دهند؛ در حالی که مادهٔ تاریک ۸۵٪ دیگر را شامل می‌شود. رازآلودی مادهٔ تاریک بیشتر می‌شود چون به‌دلیل تعامل بسیار ضعیف (یا عدم تعامل) آن با تابش الکترومغناطیسی، نور را منتشر، جذب یا بازتاب نمی‌کند. بدین ترتیب، این ماده در تمام طول‌موج‌های نور عملاً نامرئی است — یا حداقل، ما این‌گونه فکر می‌کردیم.
یک امکان وجود دارد که مادهٔ تاریک نور تولید کند. اگر ذرات مادهٔ تاریک هنگام برخورد به‌هم «از بین بروند» همانند ماده و ضد ماده، آنگاه یک ردیف از ذرات از جمله فوتون‌های پرتو گاما تولید می‌شود که اگرچه برای چشم ما نامرئی‌اند، اما می‌توانند توسط تلسکوپ‌های حساس گامای فضایی «دیده» شوند. یکی از ذرات پیشنهادی که «از خود‑انهدام» (self‑annihilating) نامیده می‌شوند و تصور می‌شود ماده تاریک را تشکیل می‌دهند، «ذرات عظیم کم‌تعامل» یا «WIMPs» هستند.
یک گروه پژوهشی به رهبری تومونوری توتانی از بخش نجوم دانشگاه توکیو، فضاپیمای فرنی را به سمت مناطقی از کهکشان راه شیری که انتظار می‌رود ماده تاریک در آن‌ها تجمع یابد، به‌ویژه مرکز کهکشانی‌مان، متمرکز کردند و به دنبال این علامت مشخص گاما بودند.
خب، توتانی معتقد است که سرانجام این علامت را پیدا کرده‌ایم.
«پرتوهای گاما با انرژی فوتونی ۲۰ گیگا الکترون‌ولت (یا ۲۰ میلیارد الکترون‌ولت، مقدار بسیار بالایی از انرژی) را شناسایی کردیم که در ساختاری شبیه به هاله به سمت مرکز کهکشان راه شیری امتداد دارد»، توتانی گفت. «جزء انتشار گاما به‌طور دقیق شکل پیش‌بینی‌شدهٔ هالهٔ ماده تاریک را بازتاب می‌دهد.»
و این تنها تطبیق نزدیک نیست. ویژگی انرژی این پرتوهای گاما به‌دقت با آنچه پیش‌بینی شده برای ناشی شدن از انهدام WIMPs برخوردی مطابقت دارد؛ این ذرات پیش‌بینی می‌شود جرمی حدود ۵۰۰ برابر جرم پروتون، ذرهٔ مادهٔ عادی در هستهٔ اتم‌ها، داشته باشند. توتانی معتقد است که هیچ پدیدهٔ نجومی دیگری به‌سهولت نمی‌تواند پرتوهای گاما مشاهده‌شده توسط فرنی را توجیه کند.
«اگر این درست باشد، تا جایی که می‌دانم، این نخستین باری است که بشر «ماده تاریک» را «دیده» باشد. و به‌نظر می‌رسد ماده تاریک یک ذرهٔ نو است که در مدل استاندارد فعلی فیزیک ذرات گنجانده نشده است»، توتانی گفت. «این یک پیشرفت بزرگ در نجوم و فیزیک محسوب می‌شود.»