A sötét anyag olyan anyagfajta, amelyre csak a háttésugárzásra kifejtett gravitációs hatás alapján következtetnek. A törpegalaxisok a megfigyelések szerint “tömve vannak” sötét anyaggal, ugyanis az őket benépesítő csillagok mozgása nem magyarázható kizárólag a látható anyagból kiindulva. Ezért a törpegalaxisok ideális célpontok a sötét anyagot alkotó részecskék annihilációjának megfigyelésére. (Annihiláció az elemi részecskék és antirészecskék olyan kölcsönhatása, amelynek során fotonná vagy más részecskékké alakulnak át.)
Savvas Koushiappas, a Brown Egyetem docense és Alex Geringer-Sameth kutató hét törpegalaxist figyelt meg.
A tudósok a NASA gammasugárzást kutató Fermi űrteleszkópja által az utóbbi három évben gyűjtött adatokat elemezték, hogy meghatározzák a fotonok számát a törpegalaxisokban.
A fotonok számából kiindulva a kutatók megállapították a kvarkképződés rátáját. Ez viszont lehetővé tette, hogy egy új statisztikai eljárás alkalmazásával szűkítsék a sötét anyagot alkotó részecskék értékhatárait, kiszámítva azt az ütközési rátát, amelynél azok annihilálják egymást a Tejútrendszert körülvevő törpegalaxisokban.
Számításaik szerint a sötét anyag tömegének meg kell haladnia a 40 gigaelektronvoltot (1GeV – 1 milliárd elektronvolt), abból kiindulva, hogy a sötétanyag-részecskék ütközéseiben nehéz kvarkok vesznek részt.
“Vizsgálataink szerint, amennyiben egy elemi részecske tömege alacsonyabb 40 GeV-nél, az nem lehet a sötét anyag” – hangsúlyozta a kutató.
Az Univerzum tömegének csupán 4,6%-át alkotja a megfigyelhető anyag, 23% a sötét anyag aránya, és 72% a sötét energia.
Csillagászati műszerekkel közvetlenül nem figyelhető meg, mert semmilyen elektromágneses sugárzást nem bocsát ki és nem nyel el, jelenlétére csak a látható anyagra és a háttérsugárzásra kifejtett gravitációs hatásból következtethetünk.
A sötét anyag hatását először Fritz Zwicky svájci asztrofizikus tételezte fel 1934-ben a Coma galaxishalmaz vizsgálata közben. Egyes csillagászok szerint a sötét anyag nem létezik, és a neki tulajdonított jelenségekre a gravitáció nagy távolságokon eltérő viselkedése a válasz.
