Κάτι τρέχει με την σκοτεινή ύλη (συνέχεια...)

Πριν ένα μήνα περίπου είχα αναφερθεί σε μια εργασία που έδινε μια εκτίμηση της πυκνότητας της σκοτεινής ύλης στη γειτονιά του Ήλιου μας, που ήταν βασισμένη στην μέτρηση της κίνησης κάποιων γειτονικών αστέρων. Το αποτέλεσμα που ανέφερε η ερευνητική ομάδα που έκανε τον υπολογισμό ήταν ότι η πυκνότητα της σκοτεινής ύλης θα πρέπει να είναι 10 φορές μικρότερη από αυτό που εκτιμούσε ο κόσμος μέχρι τότε.
Το όλο αποτέλεσμα, όπως είχα αναφέρει και πριν ένα μήνα, στηρίζεται σε μια σειρά από παραδοχές, κάποιες από τις οποίες έχουν να κάνουν και με στοιχεία για την κατανομή των ταχυτήτων των αστέρων στην περιοχή μας (στοιχεία που δεν μπορούσαν να υπολογισθούν άμεσα από τις παρατηρήσεις των αστέρων).

Από ότι διαβάζω σήμερα στο Resonaances βγήκε μια νέα εργασία που επιτίθεται σε μία από τις παραδοχές, και συγκεκριμένα την υπόθεση ότι η καμπύλη περιστροφής (η καμπύλη που δίνει την ταχύτητα περιστροφής των αστέρων στο Γαλαξία ως συνάρτηση της θέσης τους) παραμένει επίπεδη σε κάθε ύψος από τον δίσκο του Γαλαξία για την περιοχή του Ήλιου, δηλαδή αμφισβητεί την υπόθεση ότι $$\reverse\opaque\scriptsize{\frac{\partial V(R_0,Z)}{\partia R}=0}$$. Κάνοντας μια πιο ρεαλιστική εκτίμηση του $$\reverse\opaque\scriptsize{\frac{\partial V(R_0,Z)}{\partia R}}$$ με το ύψος, οι συγγραφείς της νέας εργασίας καταλήγουν να επιβεβαιώσουν τις μέχρι τώρα εκτιμήσεις για την πυκνότητα της σκοτεινής ύλης στην περιοχή μας. Περισσότερες λεπτομέρειες μπορεί να δει κανείς στο άρθρο στο Resonaances και στην ίδια την εργασία, της οποίας το abstract παραθέτω:

An analysis of the kinematics of 412 stars at 1-4 kpc from the Galactic mid-plane by Moni Bidin et al. (2012) has claimed to derive a local density of dark matter that is an order of magnitude below standard expectations. We show that this result is incorrect and that it arises from the invalid assumption that the mean azimuthal velocity of the stellar tracers is independent of Galactocentric radius at all heights; the correct assumption---that is, the one supported by data---is that the circular speed is independent of radius in the mid-plane. We demonstrate that the assumption of constant mean azimuthal velocity is physically implausible by showing that it requires the circular velocity to drop more steeply than allowed by any plausible mass model, with or without dark matter, at large heights above the mid-plane. Using the correct approximation that the circular velocity curve is flat in the mid-plane, we find that the data imply a local dark-matter density of $$\reverse\opaque \scriptsize{0.008 \pm 0.002 M_{\odot}/pc^3= 0.3 \pm 0.1 Gev/cm^3}$$, fully consistent with standard estimates of this quantity. This is the most robust direct measurement of the local dark-matter density to date.

Στη συνέχεια του προ μηνός άρθρου έκανα μια αναφορά σε μια εργασία που ισχυριζόταν ότι υπάρχουν ενδείξεις για σκοτεινή ύλη από την περιοχή του κέντρου του Γαλαξία, στις παρατηρήσεις κάποιων φωτονίων γάμμα του τηλεσκοπίου FERMI. Όπως μπορεί να δει κανείς, υπήρξε εξέλιξη και σε αυτό το θέμα με εργασίες που ασχολήθηκαν με το ενδεχόμενο της σκοτεινής ύλης να δίνει φωτόνια στα 130 GeV αλλά και εργασίες που έψαξαν περισσότερο τα δεδομένα του FERMI. Σήμερα λοιπόν βγήκε μία εργασία με τίτλο, "Spectral and spatial variations of the diffuse gamma-ray background in the vicinity of the Galactic plane and possible nature of the feature at 130 GeV" η οποία αμφισβητεί την ερμηνεία των προηγούμενων εργασιών σχετικά με τα παρατηρούμενα φωτόνια στην περιοχή των 130 GeV.

We study the properties of the diffuse gamma-ray background around the Galactic plane at energies 60 - 200 GeV. We find that the spectrum of this emission possesses spacial variations having significant features (excesses and dips) as compared to the average smooth (power law) component. The positions and shapes of these spectral features change with direction on the sky. We therefore argue, that the spectral feature around 130 GeV, found in several regions around the Galactic Center and the Galactic plane in [1204.2797,1205.1045], can not be interpreted with confidence as a gamma-ray line, but may be a component of the diffuse background and can be of instrumental or astrophysical origin. Therefore, the dark matter origin of this spectral feature becomes dubious.

Φυσικά το όλο θέμα παραμένει ανοιχτό και αναμένεται περισσότερη "αντιπαράθεση" σε επίπεδο δημοσιεύσεων.

Έτσι προχωρά η επιστήμη...