Αστροφυσική, Διάστημα Θεωρίες φυσικής

Φυσικοί του MIT πιστεύουν ότι η σκοτεινή ύλη στο κέντρο του Γαλαξία μας είναι η αιτία των ακτίνων-γ

Written by Δ.Μ.

Υπάρχει σκοτεινή ύλη στο κέντρο του Γαλαξία; Μια νέα ανάλυση φυσικών του MIT φέρνει ξανά την σκοτεινή ύλη στο προσκήνιο, ως την πιθανή πηγή ακτίνων γάμμα υψηλής ενέργειας στο γαλαξιακό κέντρο. Αυτή η πιθανότητα – ότι μια φωτεινή έκρηξη ακτίνων γάμμα στο κέντρο του Γαλαξία μας μπορεί να είναι τελικά το αποτέλεσμα της εξαΰλωσης της σκοτεινής ύλης – είχε τελευταία ξεχαστεί.

Share

Υπάρχει σκοτεινή ύλη στο κέντρο του Γαλαξία; Μια νέα ανάλυση φυσικών του MIT φέρνει ξανά την σκοτεινή ύλη στο προσκήνιο, ως την πιθανή πηγή ακτίνων γάμμα υψηλής  ενέργειας στο γαλαξιακό κέντρο. Αυτή η πιθανότητα – ότι μια φωτεινή έκρηξη ακτίνων γάμμα στο κέντρο του Γαλαξία μας μπορεί να είναι τελικά το αποτέλεσμα της εξαΰλωσης της σκοτεινής ύλης – είχε τελευταία ξεχαστεί.

Milky-Way-Gamma-Ray-Emissions

Χάρτης εκπομπών ακτίνων γάμμα σε όλο τον Γαλαξία, βασισμένο σε παρατηρήσεις από το διαστημικό τηλεσκόπιο ακτίνων-γ Fermi Το ένθετο δεξιά απεικονίζει μια απροσδόκητη, σφαιρική περιοχή εκπομπών ακτίνων γάμμα στο κέντρο του γαλαξία μας, άγνωστης προέλευσης.

Για χρόνια, οι φυσικοί γνωρίζουν ένα μυστηριώδες υπερβολικής ενέργειας στο κέντρο του Γαλαξία, με τη μορφή ακτίνων γάμμα – τα πιο ενεργητικά κύματα στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Αυτές οι ακτίνες παράγονται συνήθως από τα πιο καυτά, πιο ακραία αντικείμενα του σύμπαντος, όπως είναι οι σουπερνόβες και τα πάλσαρ.

Οι ακτίνες γάμμα βρίσκονται στο δίσκο του Γαλαξία και, για το μεγαλύτερο τμήμα τους, οι φυσικοί καταλαβαίνουν τις πηγές τους. Αλλά υπάρχει μια υπερβολική λάμψη ακτίνων γάμμα στο κέντρο του Γαλαξία, που είναι γνωστή ως GCE, με ιδιότητες που είναι δύσκολο για τους φυσικούς να τις εξηγήσουν με τα δεδομένου της κατανομής των άστρων και του αερίου στον γαλαξία.

Υπάρχουν δύο βασικές δυνατότητες για αυτό που μπορεί να παράγει αυτή την υπερβολική λάμψη: ή ένας πληθυσμός από υψηλής ενέργειας, ταχέως περιστρεφόμενα άστρα νετρονίων που είναι γνωστά ως πάλσαρ ή, πιο δελεαστικά, ένα συγκεντρωμένο νέφος σκοτεινής ύλης, που όταν συγκρουστούν δύο σωματίδια της εξαϋλώνονται και παράγουν λάμψεις ακτίνων γάμμα .

Το 2015, μια ομάδα MIT- Πανεπιστημίου Princeton  τοποθετήθηκε υπέρ των pulsars. Οι ερευνητές ανέλυσαν τις παρατηρήσεις του γαλαξιακού κέντρου που έλαβε το διαστημικό τηλεσκόπιο ακτίνων-γ Fermi, χρησιμοποιώντας ένα μοντέλο που ανέπτυξαν για να περιγράψουν όλες τις αλληλεπιδράσεις σωματιδίων στον γαλαξία που θα μπορούσαν να παράγουν ακτίνες γάμμα. Συμπέραναν, μάλλον οριστικά, ότι η GCE ήταν πιθανότατα αποτέλεσμα των πάλσαρ και όχι της σκοτεινής ύλης.

Ωστόσο, σε μια νέα εργασία επανεξέτασαν αυτό το αίτημα. Προσπαθώντας να κατανοήσουν καλύτερα την αναλυτική μέθοδο του 2015, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι το μοντέλο που χρησιμοποίησαν θα μπορούσε στην πραγματικότητα να «εξαπατηθεί» για να παραγάγει το λανθασμένο αποτέλεσμα. Συγκεκριμένα, οι ερευνητές έτρεξαν το μοντέλο σε πραγματικές παρατηρήσεις του Fermi, όπως έκανε η ομάδα MIT-Princeton το 2015, αλλά αυτή τη φορά πρόσθεσαν ένα ψεύτικο επιπλέον σήμα σκοτεινής ύλης. Διαπίστωσαν ότι το μοντέλο απέτυχε να πάρει αυτό το ψεύτικο σήμα, και ακόμα και όταν απομάκρυναν το σήμα, το μοντέλο συνέχισε να υποθέτει ότι τα πάλσαρ ήταν στην καρδιά της εκπομπής ακτίνων-γ.

Τα αποτελέσματα, που δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Physical Review Letters , υπογραμμίζουν ένα “ελάττωμα” στην ανάλυση του 2015 και θα ξανανοίξουν αυτό που πολλοί πίστευαν ότι ήταν μια τελειωμένη υπόθεση. Την πόρτα για να έρχεται το σήμα από τη σκοτεινή ύλη.

“Αν είναι πραγματικά σκοτεινή ύλη, αυτή θα είναι η πρώτη ένδειξη ότι η σκοτεινή ύλη αλληλεπιδρά με την ορατή ύλη μέσω δυνάμεων διαφορετικών από τη βαρύτητα”, λένε οι φυσικοί. “Η φύση της σκοτεινής ύλης είναι μία από τις μεγαλύτερες ανοικτές ερωτήσεις στη φυσική αυτή τη στιγμή. Ο προσδιορισμός αυτού του σήματος ως σκοτεινής ύλης μπορεί να μας επιτρέψει να εκθέσουμε τελικά τη θεμελιώδη ταυτότητα της σκοτεινής ύλης. Όποια και αν είναι η πλεονάζουσα κατάσταση, θα μάθουμε κάτι νέο για το σύμπαν ».

Πηγή

About the author

Δ.Μ.

Share