O echipă de astrofizicieni a rezolvat misterul distribuției razelor gamma în galaxia noastră din Calea Lactee. În timp ce unii cercetători au considerat că distribuția a sugerat o formă de „materie întunecată” nedetectabilă, echipa de la Universitatea din California, San Diego, a propus o explicație bazată pe modelele fizice standard ale galaxiei.
În două lucrări științifice separate, dintre care cea mai recentă apare în ediția din 10 iulie a revistei Physical Review Letters, astrofizicienii arată că această distribuție a razelor gamma poate fi explicată prin modul în care „pozitronii antimaterie” din descompunerea radioactivă a elementelor, creat de explozii masive de stele din galaxie, se propagă prin galaxie. Asta înseamnă, au spus oamenii de știință, distribuția observată a razelor gamma nu este o dovadă pentru materia întunecată.
„Nu există niciun mare mister”, a declarat Richard Lingenfelter, un om de știință al UC San Diego, Centrul pentru Astrofizică și Științele Spațiului, care a realizat studiile cu Richard Rothschild, un om de știință de cercetare la UCSD, și James Higdon, profesor de fizică la Claremont Colegii. „Distribuția observată a razelor gamma este, de fapt, în concordanță cu imaginea standard”.
În ultimii cinci ani, măsurătorile de raze gamma de la satelitul european INTEGRAL au perplexizat astronomii, determinând unii să susțină că a existat un „mare mister”, deoarece distribuția acestor raze gamma în diferite părți ale galaxiei Calea Lactee nu a fost așa cum era de așteptat.
Pentru a explica sursa acestui mister, unii astronomi au emis ipoteza existenței diverselor forme de materie întunecată, despre care bănuiesc astronomii că există - din efectele gravitaționale neobișnuite asupra materiei vizibile, cum ar fi stelele și galaxiile - dar nu au găsit încă.
Ceea ce se știe sigur este că galaxia noastră - și altele - sunt umplute cu particule subatomice minuscule cunoscute sub numele de pozitroni, contrapartida antimateriei electronilor tipici, de zi cu zi. Când un electron și un pozitron se întâlnesc între ele în spațiu, cele două particule se anihilează și energia lor este eliberată ca raze gamma. Adică electronul și pozitronul dispar și apar două sau trei raze gamma.
„Acești pozitroni se nasc aproape cu viteza luminii și călătoresc cu mii de ani-lumină înainte să încetinească suficient în nori densi de gaz pentru a avea șansa de a se alătura cu un electron pentru a se anihila într-un dans al morții”, explică Higdon. „Încetinirea lor se produce de la târârea altor particule în timpul călătoriei lor prin spațiu. Călătoria lor este, de asemenea, împiedicată de numeroasele fluctuații ale câmpului magnetic galactic care le împrăștie înainte și înapoi pe măsură ce se deplasează. Toate acestea trebuie luate în considerare la calcularea distanței medii pe care ar parcurge pozitronii de la locul lor de naștere în explozii de supernove. "
„Unii pozitroni se îndreaptă spre centrul Galaxiei, alții spre marginea exterioară a Căii Lactee, cunoscut sub numele de halo galactic, iar alții sunt prinși în brațele spiralate”, a spus Rothschild. „În timp ce calculând acest detaliu este încă dincolo de cele mai rapide supercomputere, am putut folosi ceea ce știm despre modul în care electronii călătoresc pe întregul sistem solar și ce se poate deduce despre călătoria lor în altă parte pentru a estima modul în care omologii lor anti-materie pătrund în galaxie. .“
Oamenii de știință au calculat că cea mai mare parte a razelor gamma ar trebui să fie concentrată în regiunile interioare ale galaxiei, la fel cum a fost observată de datele satelitului, echipa raportată într-o lucrare publicată luna trecută în Jurnalul Astrofizic.
„Distribuția observată a razelor gamma este în concordanță cu imaginea standard unde sursa de pozitroni este descompunerea radioactivă a izotopilor de nichel, titan și aluminiu produși în exploziile de supernove ale stelelor mai masive decât Soarele”, a spus Rothschild.
În lucrarea lor însoțitoare din numărul săptămânii „Physical Review Letters”, oamenii de știință subliniază că o presupunere de bază a uneia dintre explicațiile mai exotice pentru presupusul mister - degradarea sau anihilarea materiei întunecate - este defectuoasă, deoarece presupune că pozitronii se anihilează foarte aproape de stelele explozive de la care au provenit.
„Am demonstrat clar că acest lucru nu a fost cazul și că distribuția razelor gamma observate de satelitul cu raze gamma nu a fost o detectare sau o indicație a unui„ semnal de materie întunecată ”, a spus Lingenfelter.
Sursa: UC San Diego
