Coś jest nie tak w centrum naszej galaktyki.
Przez dziesięciolecia astronomowie obserwowali jądro galaktyki świecące promieniami gamma. Światło to powstaje, gdy pozytony – antycząstki elektronów – zderzają się ze zwykłą materią i znikają. Problem w tym, że nie wiemy, skąd pochodzą te wszystkie pozytony. Znane źródła, takie jak czarne dziury i gwiazdy neutronowe, nie wytwarzają ich w wystarczającej ilości.
Teraz dwóch fizyków twierdzi, że mogą mieć odpowiedź, a jest ona znacznie gorsza.
Thomas Siegert i Hiroki Yoneda donoszą o odkryciu śladów anihilacji antymaterii poza Drogą Mleczną. Mianowicie w obłokach gazu oddalających się od dysku galaktycznego.
„Byłoby to pierwsze wykrycie pozagalaktycznej anihilacji pozytonów” – powiedział Siegert. „Samo to oznaczałoby, że zawartość pozytonów w Drodze Mlecznej jest znacznie większa niż to, co w niej obserwujemy.”
Dlaczego nie możemy wyjaśnić produkcji pozytonów w Drodze Mlecznej?
Sygnał, o którym mowa, to linia promieniowania gamma o energii 511 kiloelektronowoltów. To unikalny „odcisk palca” spotkania pozytonu i elektronu. Anihilują. Huk. Promienie gamma.
Astronomowie mapują to zjawisko na niebie od dwudziestu lat za pomocą teleskopu INTEGRAL Europejskiej Agencji Kosmicznej. Misja zakończyła się w 2025 roku, pozostawiając po sobie ogromną ilość danych. Siegert i Yoneda przestudiowali to wszystko uważnie. Podzielili dane na okresy trzyletnie, następnie na okresy sześcioletnie i dziewięcioletnie. Szukali błędów instrumentalnych. Hałas w tle. Awarie.
Sygnał pozostał. Z biegiem czasu nasilało się.
A gdzie dokładnie szukali?
Ich uwagę przykuły dwa konkretne obszary:
* Kompleks C: gigantyczna chmura wodoru opadająca na Drogę Mleczną.
* Strumień Magellana: wstęga gazu ciągnąca się za orbitami Wielkiego i Małego Obłoku Magellana.
W żadnym z tych miejsc nie powinno być żadnych pozytonów. Są daleko od źródeł energii, które je tworzą. Oznacza to, że pozytony dotarły tam same. Opuścili Drogę Mleczną.
Oto kicker: aby pozytony mogły skutecznie anihilować, muszą poruszać się powoli. Cząsteczki o dużej prędkości po prostu przelatują obok. Aby anihilacja nastąpiła w odległych obłokach gazu, pozytony musiałyby opuścić naszą Galaktykę z dużą prędkością, zwolnić w ośrodku międzygalaktycznym, a następnie następnie zderzyć się z materią.
Ten mechanizm „wycieku” był zupełnie nieoczekiwany.
Ile antymaterii faktycznie produkuje Galaktyka?
Jeśli pozytony wyciekną, zanim zdążą anihilować wewnątrz dysku, oznacza to, że nie doceniliśmy ich całkowitej liczby.
Znacznie.
Siegert i Yoneda obliczyli, że Droga Mleczna wyrzuca około 100 bilionów (czyli jedynkę, po której następuje 14 zer, czyli 10^{14}$) pozytonów co sekundę. Liczba ta jest od dwóch do trzech razy wyższa niż poprzednie szacunki.
„Brakuje nam konwencjonalnych obiektów astrofizycznych, które mogłyby wyjaśnić to zjawisko” – zauważył Siegert.
Czarne dziury. Rozpad radioaktywny w gwiazdach. Gwiazdy neutronowe. Żadne z nich nie daje nowej liczby. Rośnie przepaść między teorią a obserwacją.
Czy jest możliwe, że dane są nieprawidłowe? Może.
Najsilniejszy sygnał osiągnął statystyczną pewność 4 sigma. Oznacza to, że prawdopodobieństwo, że był to tylko przypadek, wynosi około jeden na 15 000. W fizyce do potwierdzenia odkrycia wymagana jest pewność 5 sigma. Wynik jest kuszący, ale jeszcze nie ostateczny. Autorzy są jednak pewni swoich ustaleń. Widzą prawdziwe oznaki zagłady poza naszym regionem galaktycznym.
Czy ciemna materia może być źródłem antymaterii?
Co zatem powoduje ten nadmiar?
Konwencjonalna astrofizyka ma kłopoty. Liczby są za duże. Źródła nie są odpowiednie.
Siegert sugeruje, że powinniśmy szukać gdzie indziej. Nie na gwiazdy, ale na niewidzialną ramę Wszechświata.
„Cząstki lekkiej ciemnej materii” – zasugerował.
Jeśli cząstki ciemnej materii ulegną anihilacji lub rozpadowi, mogą wytworzyć pozytony. Jeśli nowe szacunki dotyczące produkcji będą prawidłowe, konieczne będzie dostosowanie standardowych modeli ciemnej materii. Lub całkowicie go wymień.
NASA planuje wystrzelenie Compton Spectrometer and Imager (COSI) w 2027 roku. Teleskop ten ma większą czułość niż INTEGRAL. Będzie mógł potwierdzić lub zaprzeczyć tym „uwodzicielskim wskazówkom”.
Do tego czasu pozostanie nam Galaktyka zawierająca więcej antymaterii, niż sądziliśmy. Cząsteczki płyną w próżnię.
Jak myślisz, gdzie ukryta jest reszta?
