Rinne teileascóp Fermi breathnóireacht ghlan ar astaíocht bhreise γ-ghathanna i lár ár réaltra baile a raibh cuma neamh-sféarúil agus cothrom air. Ar a dtugtar Barraíocht Lár Réaltrach (BML), is comhartha féideartha é an BML seo ar ábhar dorcha a eascraíonn mar thoradh ar fhéin-scriosadh cáithníní ollmhóra atá ag idirghníomhú go lag (WIMPanna), iarrthóir cáithnín ábhair dhorcha. Mar sin féin, d'fhéadfadh an BML breise a breathnaíodh ag lár na réaltraí a bheith mar gheall ar shean-phulsáir milleasoicind (MSPanna) freisin. Go dtí seo, creideadh go mbeadh moirfeolaíocht an BML mar gheall ar ábhar dorcha (DM) sféarúil. Nochtann staidéar insamhalta le déanaí go bhféadfadh moirfeolaíocht gáma-ghathanna mar gheall ar DM a bheith neamh-sféarúil agus cothrom go suntasach. Ciallaíonn sé seo go bhfuil hipitéisí scriosadh ábhair dhorcha (DM) agus hipitéisí phulsáir milleasoicind (MSPanna) don BML breathnaithe chomh féideartha céanna. Bheadh leibhéal fuinnimh thar a bheith ard de thart ar 0.1 teirea-leictreon-volta (TeV) ag na gáma-ghathanna a tháirgtear i scriosadh ábhair dhorcha (DM). Ní féidir leis na teileascóip chaighdeánacha gáma-ghathacha na fótóin ardfhuinnimh seo a bhrath go díreach. Dá bhrí sin, bheadh deimhniú ar mhúnla ábhair dhorcha (DM) de Bhreis Lár Réaltrach (GCE) indéanta nuair a bheadh staidéir críochnaithe ag réadlanna teiriméan γ-ghathacha ar nós Réadlann Teileascóp Cherenkov (CTAO) agus Réadlann Gáma-ghathach Réimse Leathan an Deiscirt (SWGO).
Thosaigh scéal an ábhair dhorcha sa bhliain 1933 nuair a thug Fritz Zwicky faoi deara nach féidir leis na réaltraí atá ag gluaiseacht go tapa i gCnuasach an Choma fanacht le chéile agus cobhsaí gan ábhar breise a bheith i láthair atá dofheicthe ar bhealach éigin ach a bhfuil éifeacht imtharraingthe leordhóthanach aige chun réaltraí a chosc ó thitim as a chéile. Chum sé an téarma "ábhar dorcha" chun tagairt a dhéanamh don ábhar dofheicthe sin. Sna 1960idí, rinne Vera Rubin ranníocaíocht shuntasach dár dtuiscint ar ábhar dorcha. Thug sí faoi deara go raibh na réaltaí ag imill sheachtracha Andraiméide agus réaltraí eile ag rothlú ar luas chomh tapa le luasanna na réaltaí i dtreo an ionaid. Maidir leis an tsuim ar fad den ábhar breathnaithe, ba cheart go mbeadh an réaltra tar éis eitilt as a chéile agus go mbeadh gá le hábhar breise dofheicthe a choinneáil na réaltraí le chéile agus a chuireann orthu rothlú ar luasanna arda. Thug a tomhais ar chuar rothlaithe réaltra Andraiméide an fhianaise is luaithe ar ábhar dorcha.
Anois tá a fhios againn nach n-idirghníomhaíonn ábhar dorcha le solas ná le fórsa leictreamaighnéadach. Ní ionsúnn sé, ní fhrithchaitheann sé ná ní astaíonn sé solas ná aon radaíocht leictreamaighnéadach eile agus tá sé dofheicthe agus dá bhrí sin tugtar ábhar dorcha air. Ach cruinníonn sé go himtharraingteach agus bíonn éifeacht imtharraingteach aige ar ghnáthábhar, agus is mar seo a thuartar go ginearálta a láithreacht sa spás. Coinnítear réaltraí le chéile i gcothromaíocht ag éifeacht imtharraingteach an ábhair dhorcha, arb ionann é agus 26.8% d'ábhar maise fuinnimh na cruinne, ach níl sa chruinne inbhraite ar fad, lena n-áirítear an gnáthábhar barónach go léir as a bhfuilimid uile déanta suas, ach 4.9% den chruinne. Is fuinneamh dorcha an 68.3% eile d'ábhar maise fuinnimh na cruinne.
Ní fios cad is ábhar dorcha ann i ndáiríre. Níl aon cháithníní bunúsacha sa Samhail Chaighdeánach tá airíonna acu a theastaíonn le bheith ina n-ábhar dorcha. B’fhéidir gurb iad “cáithníní forshiméadracha” hipitéiseacha atá ina gcomhpháirtithe leis na cáithníní sa tSamhail Chaighdeánach a chruthaíonn ábhar dorcha. B’fhéidir go bhfuil domhan comhthreomhar ábhair dhorcha ann. Is cáithníní hipitéiseacha iad WIMPanna (Cáithníní Maorga Idirghníomhacha Laga), aicsiúin, nó neoidríonónna steiriúla atá ina n-iarrthóirí ceannródaíocha. Mar sin féin, níor baineadh aon rath amach go fóill maidir le cáithníní den sórt sin a bhrath.
Tá roinnt tionscadal ann (amhail Turgnamh XENON, Tionscadal DarkSide-20k, Turgnamh Oideas EURECA, agus RES NÓVA) ar bun faoi láthair chun cáithníní ábhair dhorcha a bhrath go díreach. Is brathadóirí gáis uasail leachtacha nó brathadóirí crióigineacha iad seo den chuid is mó atá deartha chun comharthaí laga a bhrath ó idirghníomhaíochtaí cáithníní ábhair dhorcha. Mar sin féin, in ainneoin go leor cur chuige nuálacha, níor éirigh le haon tionscadal aon cháithnín ábhair dhorcha a bhrath go díreach go fóill.
Chun fianaise indíreach a fháil ar an ábhar dorcha, is féidir breathnú ar éifeachtaí imtharraingthe an ábhair dhorcha, mar a rinne Fritz Zwicky agus Vera Rubin chun ábhar dorcha a fhionnadh trí staidéar a dhéanamh ar an gcaoi a gcoinnítear réaltraí le chéile in ainneoin luasanna atá díréireach ard don ghnáthábhar a breathnaíodh. Is féidir le héifeachtaí imtharraingthe lionsúcháin (lúbadh solais) agus éifeachtaí ar ghluaiseacht réaltaí sa spás fianaise indíreach a sholáthar ar láithreacht ábhair dhorcha freisin. Ina theannta sin, is féidir le táirgí scriosta (amhail gáma-ghathanna, neodríonónna, agus gathanna cosmacha) a chruthaítear nuair a imbhuaileann cáithníní ábhair dhorcha lena chéile sa spás a léiriú go bhfuil ábhar dorcha i láthair freisin. Suíomh amháin den sórt sin inar tuaradh ábhar dorcha bunaithe ar tháirgí scriosta cáithníní ábhair dhorcha ná lár ár réaltra baile, Bealach na Bó Finne.
Brath ábhar dorcha i lár ár réaltra baile, Bealach na Bó Finne
Bhí comharthaí ann go raibh barraíocht lonrúcháin lárnach micreathonnta scaipthe i lár Bhealach na Bó Finne (MW). Moltar gurbh é astaíocht sioncrótrón ó leictreoin agus posatrón coibhneasta a ghintear i scriosadh ábhair dhorcha WIMP ba chúis leis an mbarr lonrúcháin, agus dá bhrí sin tuaradh comhartha γ-ghathach scaipthe leathnaithe sa raon fuinnimh suas le cúpla céad GeV. Ina dhiaidh sin, bhraith Teileascóp Limistéir Mhóir Fermi (LAT) an comhartha γ-ghathach a aithníodh mar an mBarrachas Lár Réaltrach (GCE). Go luath, tuigeadh go bhféadfadh an Barraíocht Lár Réaltrach (GCE) a bheith mar gheall ar shean-réaltaí neodrón (pulsáir milleasoicind) freisin. Meastar go mbeadh moirfeolaíocht an GCE tábhachtach - bheadh GCE siméadrach sféarúil ina chomhartha ar astaíocht γ-ghathach ó scriosadh cáithníní ábhair dhorcha (DM) agus bheadh moirfeolaíocht chomhréidh GCE ina comhartha ar astaíocht γ-ghathach ó phulsáir milleasoicind (MSP).
Léirigh breathnóireacht fhairsing ar lár réaltrach Bhealach na Bó Finne ag Teileascóp Limistéir Mhóir (LAT) neamhsféarach cothrom. De ghnáth, chuirfí an neamhsféarach breathnaithe sin i gcomparáid le sean-réaltaí (MSP), ach tá staidéar a foilsíodh le déanaí an 16 Deireadh Fómhair 2025 tar éis teacht ar an gconclúid nach féidir idirdhealú a dhéanamh idir moirfeolaíochtaí GCE a thuar sean-réaltaí (MSP) agus samhlacha scriosta ábhair dhorcha (DM) araon.
Chun dáileadh an ábhair dhorcha a staidéar, rinne na taighdeoirí insamhalta ar mhórfhoirmiú réaltraí cosúil le Bealach na Bó Finne (MW). Fuair siad amach nach raibh na haló ábhair dhorcha timpeall na réaltraí chomh maith le timpeall réigiúin lárnacha na réaltraí sféarúil go hannamh mar a ghlactar leis sa mhúnla neamh-isotropic. Ina áit sin, léirigh an anailís teilgean dlús ábhair dhorcha cothrom do na réaltraí uile. Léiríodh an dáileadh ábhair dhorcha (DM) neamh-aisiméadrach seo freisin le stair chumasc réaltra Bhealach na Bó Finne sna chéad trí bhilliún bliain i stair na cruinne. Tá mórfhoirmiú breathnaithe an ábhair dhorcha (GCE) cothrom thar an réigiún lárnach, rud a mheastar go ginearálta a bheith tréith de dháileadh seanréalta (MSP). Léirigh an staidéar nua go ngineann an t-ábhar dorcha (DM) dáileadh boscach cosúil. Dá bhrí sin, tá hipitéisí scriosta ábhair dhorcha (DM) agus pulsáir milleasoicind (MSPanna) don GCE breathnaithe chomh indéanta céanna.
Nuair a chríochnóidh réadlanna γ-ghathacha ar nós Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO) agus Southern Wide-field Gama-ray Observatory (SWGO) a gcuid staidéir ar theireagáma-ghathanna amach anseo, bheadh a fhios againn an bhfuil an GCE breathnaithe mar gheall ar ábhar dorcha (DM) nó mar gheall ar phulsáir milleasoicind (MSPanna). Bheadh na gáma-ghathanna a tháirgtear mar tháirge scriosta ábhair dhorcha (DM) i lár na réaltraí ina bhfótóin sár-ardfhuinnimh a bhfuil leibhéal fuinnimh thar a bheith ard acu de thart ar 0.1 teirileictreon-volta (TeV). Ní féidir le teileascóip gháma-ghathacha caighdeánacha na fótóin ardfhuinnimh seo a bhrath go díreach. Beidh teireagáma-ghathanna ina sprioc thábhachtach do réadlanna γ-ghathanna amach anseo ar nós CTAO agus SWGO.
Is céim chun cinn í an staidéar seo i mbraith ábhar dorcha sa spás trína tháirgí scriosta, ach bheadh gá le deimhniú láithreacht ábhair dhorcha i lár an réaltraigh ag réadlanna γ-ghathanna ultra-ardfhuinnimh amhail CTAO nó SWGO amach anseo. Bheadh dul chun cinn i bhfad níos suntasaí in eolaíocht an ábhair dhorcha ná brath díreach aon cháithnín DM.
***
Tagairtí:
- Hochberg, Y., Kahn, YF, Leane, RK et al. Cur chuige nua maidir le braiteadh ábhair dhorcha. Nat Rev Phys 4, 637–641 (2022). https://doi.org/10.1038/s42254-022-00509-4
- Misiaszeka M. agus Rossib N. 2024. Brath díreach ar ábhar dorcha: athbhreithniú criticiúil. Symmetry 2024, 16(2), 201; DOI: https://doi.org/10.3390/sym16020201
- Instituto de Física Corpuscular. Ag cuardach ábhair dhorcha: cur chuige nua chun an dofheicthe a bhrath. 22 Lúnasa 2025. Ar fáil ag https://webific.ific.uv.es/web/en/content/search-dark-matter-new-approach-detecting-invisible
- Muru MM, et al 2025. Mórfeolaíocht Iomarcach Ábhair Dhorcha i Lár Réaltrach Fermi-LAT in Insamhaltaí de Réaltra Bhealach na Bó Finne. Litreacha Athbhreithnithe Fisiciúla. 135, 161005. Foilsithe 16 Deireadh Fómhair 2025. DOI: https://doi.org/10.1103/g9qz-h8wd Leagan réamhchlóite ag arXiv. Arna chur isteach 8 Lúnasa 2025. DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2508.06314
- Ollscoil Johns Hopkins. Nuacht – D’fhéadfadh lonrú mistéireach i mBealach na Bó Finne a bheith ina fhianaise ar ábhar dorcha. Postáilte ar 16 Deireadh Fómhair 2025. Ar fáil ag https://hub.jhu.edu/2025/10/16/mysterious-glow-in-milky-way-dark-matter/
- Institiúid Leibniz um Réaltfhisic. Nuacht – Taispeánann Bealach na Bó Finne barraíocht gáma-ghathanna mar gheall ar scriosadh ábhair dhorcha. Postáilte 17 Deireadh Fómhair 2025. Ar fáil ag https://www.aip.de/en/news/milkyway-gammaray-darkmatter-annihilation/
- Teileascóp Spáis Gama-ghathach Fermi. Ar fáil ag https://science.nasa.gov/mission/fermi/
- Réadlann Eagar Teileascóp Cherenkov (CTAO). Ar fáil ag https://www.ctao.org/emission-to-discovery/science/
- Réadlann Gáma-ghathach Réimse Leathan an Deiscirt (SWGO). Ar fáil ag https://www.swgo.org/SWGOWiki/doku.php?id=swgo_rel_pub
- Réadlann Tartu. Taobh Dorcha na Cruinne. Ar fáil ag 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}