У центрі нашої галактики щось негаразд.
Десятиліттями астрономи спостерігали, як ядро Галактики світиться гамма-променями. Це світло виникає, коли позитрони – античастинки електронів – стикаються зі звичайною матерією та зникають. Проблема в тому, що ми не знаємо, звідки беруться всі ці позитрони. Відомі джерела, такі як чорні дірки та нейтронні зірки, виробляють їх недостатньо.
Тепер два фізики кажуть, що можуть знайти відповідь, і вона виявилася набагато гіршою.
Томас Зігерт і Хіроки Йонеда повідомляють про виявлення слідів анігіляції антиматерії “поза” Чумацького Шляху. А саме, в газових хмарах, що віддаляються від галактичного диска.
“Це стало б першим виявленням позагалактичної анігіляції позитронів”, – сказав Зігерт. «Саме собою це означало б, що зміст позитронів у Чумацькому Шляху значно більше, ніж те, що ми спостерігаємо всередині нього».
Чому ми не можемо пояснити виробництво позитронів у Чумацькому Шляху?
Сигнал, про який йдеться, являє собою лінію гамма-випромінювання з енергією 511 кілоелектронвольт. Це унікальний «відбиток» зустрічі позитрона та електрона. Вони анігілюють. Бабах. Гамма-промені.
Астрономи картували це явище протягом усього двадцяти років, використовуючи телескоп INTEGRAL Європейського космічного агентства. Місія завершилася у 2025 році, залишивши після себе величезний масив даних. Зігерт та Йонеда ретельно вивчили все це. Вони розділили дані на трирічні періоди, потім шестирічні і дев’ятирічні. Вони шукали інструментальних помилок. Фоновий шум. Збої.
Сигнал залишився. Він посилювався з часом.
І куди вони дивилися?
Їхню увагу привернули два конкретні райони:
* Комплекс C: гігантська хмара водню, що падає на Чумацький Шлях.
* Магелланів потік: газова стрічка, що тягнеться за орбітами Великої та Малої Магелланових Хмар.
У жодному з цих місць не повинно бути позитронів. Вони далеко від енергетичних джерел, які їх створюють. Це означає, що позитрони дісталися туди самі. Вони покинули Чумацький Шлях.
Ось найцікавіше: щоб позитрон ефективно анігілювали, вони повинні рухатися повільно. Високошвидкісні частинки просто пролітають повз. Щоб анігіляція відбулася у віддалених газових хмарах, позитрони повинні були покинути нашу Галактику на високій швидкості, сповільнитися в міжгалактичному середовищі, а потім зіткнутися з речовиною.
Такий механізм витоку був абсолютно несподіваним.
Скільки антиматерії насправді виробляє Галактика?
Якщо позитрони витікають назовні до того, як встигнуть анігілювати всередині диска, ми недооцінювали їх загальну кількість.
Значно.
Зігерт та Йонеда розрахували, що Чумацький Шлях викидає приблизно 100 тринтільйонів (це одиниця з 14 нулями після неї, тобто $10^{14}$) позитронів кожну секунду. Ця цифра в два-три рази вища за попередні оцінки.
“Нам не вистачає звичайних астрофізичних об’єктів, щоб пояснити це явище”, – зазначив Зігерт.
Чорні дірки. Радіоактивний розпад у зірках. Нейтронні зірки. Жодне з цих явищ не дає у сумі нового числа. Розрив між теорією та спостереженням зростає.
Чи можливо, що дані неправильні? Можливо.
Найсильніший сигнал досяг статистичної впевненості у 4 сигми. Це означає, що ймовірність того, що це просто випадковість, становить приблизно один до 15 000. У фізиці для підтвердження відкриття потрібна впевненість у 5 сигмах. Результат спокусливий, але ще остаточний. Проте автори впевнені у своїх висновках. Вони бачать реальні ознаки анігіляції поза нашого галактичного району.
Чи може темна матерія бути джерелом антиматерії?
То що робить цей надлишок?
Звичайна астрофізика у скруті. Числа надто великі. Джерела не підходять.
Зігерт припускає, що нам слід дивитися в іншому місці. Не на зірки, а на невидимий каркас Всесвіту.
“Легкі частинки темної матерії”, – припустив він.
Якщо частинки темної матерії анігілюють або розпадаються, можуть породжувати позитрони. Якщо нова оцінка виробництва правильна, стандартні моделі темної матерії потрібно скоригувати. Або повністю замінити.
НАСА планує запустити спектрометр та іміджер Комптон (COSI) у 2027 році. Цей телескоп має більшу чутливість, ніж INTEGRAL. Він зможе підтвердити чи спростувати ці «спокусливі натяки».
Доти ми залишаємося з Галактикою, яка містить більше антиматерії, ніж ми думали. Частинки витікають у порожнечу.
Де, на вашу думку, ховається решта?
