RW Space

Что-то не так с центром Млечного Пути.

На протяжении десятилетий астрономы ломали голову над огромной популяцией частиц антивещества, или позитронов, которые сталкиваются с электронами и аннигилируют во вспышках гамма-лучей вокруг центра нашей галактики.

Проблема в том, что известные астрофизические источники не могут объяснить, сколько позитронов производит Млечный Путь – и теперь пара физиков сообщила о доказательствах того, что может усугубить эту проблему.

Согласно новой статье Томаса Зигерта из Вюрцбургского университета Юлиуса Максимилиана в Германии и Хироки Йонеды из Киотского университета в Японии, гамма-излучение аннигиляции вещества и антивещества, возможно, было впервые обнаружено за пределами Млечного Пути.

По крайней мере одно место предполагает, что некоторые позитроны могли ускользать далеко за пределы диска Млечного Пути раньше. аннигилирует.

Если это правда, это может означать, что Млечный Путь производит значительно больше антивещества, чем указывалось в предыдущих оценках.

«Это будет первое обнаружение внегалактической аннигиляции позитронов», — сказал Зигерт ScienceAlert.

«Это само по себе означало бы, что содержание позитронов в Млечном Пути намного больше, чем то, что сейчас наблюдается «внутри».

Позитроны являются аналогом электронов из антивещества – они несут ту же массу и спин, но противоположный электрический заряд. Когда позитрон и электрон встречаются, они взаимно аннигилируют друг друга в потоке гамма-лучей, характеристическая энергия которого равна 511 килоэлектронвольты.

Астрономы на протяжении десятилетий картировали это излучение по всему Млечному Пути, чтобы определить горячие точки аннигиляции позитронов в галактике, но с этими горячими точками возникла запутанная загадка. Похоже, что аннигилирующих позитронов гораздо больше, чем могут объяснить известные астрофизические источники.

Даже после учета позитронов, произведенных радиоактивными изотопами, образовавшимися в звездных взрывах, черные дыры, нейтронные звезды и другие энергетические объекты, наблюдаемый сигнал аннигиляции до сих пор не может быть полностью объяснен.

Космический телескоп INTEGRAL Европейского космического агентства провел более 20 лет, наблюдая за гамма-небом, с 2002 года до завершения миссии в 2025 году.

Зигерт и Йонеда анализировали полный набор данных INTEGRAL, чтобы составить наиболее подробные карты Млечного Пути 511 киловольтное излучение, когда они заметили что-то странное.

«Мы пытались выяснить, что здесь может пойти не так», — объяснил Зигерт.

«Например, мы разделили набор данных на трехлетние интервалы, затем сравнили полученные изображения друг с другом, затем построили изображения в виде совокупного набора данных, включающего 3 года, затем 6, затем 9 и т. д.

«Сигналы были всегда, а затем становились более значимыми с течением времени. Это не то, чего можно ожидать от инструментальной фоновой систематики».

Самый убедительный сигнал, похоже, исходил от Комплекса C — огромного облака газообразного водорода, падающего к диску Млечного Пути.

Еще один предварительный сигнал был обнаружен от Магелланова потока — ленты газа, которая тянется за Большим и Малым Магеллановыми облаками, вращающимися вокруг Млечного Пути.

Ожидается, что ни одна из этих областей сама по себе не будет производить много позитронов, что позволяет предположить, что частицы могли путешествовать туда, прежде чем аннигилировать. Авторы утверждают, что частицы, возможно, покинули сам Млечный Путь, но это создает новую загадку.

«Чтобы позитроны могли эффективно аннигилировать, они должны быть очень медленными. Типичная идея об антиматерии, которая просто яростно разрушает материю повсюду, не применима в космосе. Таким образом, если позитронам нужно, чтобы аннигилировали медленно, им никогда не удастся покинуть Млечный Путь», — объяснил Зигерт.

«Это означает, что существует доля позитронов более высоких энергий, которые ускользают из Млечного Пути и замедляются в газе Магелланова потока. Этот побег был в принципе неожиданным.»

Если такая интерпретация данных верна, то она, возможно, только что углубила одну из самых давних загадок антиматерии.

Астрономы подсчитали, сколько позитронов производит Млечный Путь наблюдая, где они уничтожаются. Если некоторые позитроны покидают Галактику, прежде чем замедлиться и аннигилировать, это означает, что производство позитронов в галактике значительно превышает текущие оценки.

По оценкам Зигерта и Йонеды, Млечный Путь может производить 100 тредециллионов позитронов в секунду, что в 2–3 раза выше, чем другие оценки.

«Распространение действительно интересно Проблема здесь, но я бы сказал, что происхождение позитронов, которые, как видно, аннигилируют, еще более странное», — сказал Зигерт.

У нас есть проблема с объяснением огромного количества позитронов в Млечном Пути. Если окажется, что их еще больше, у нас кончатся традиционные астрофизические источники, чтобы объяснить их».

Обнаружения все еще несут в себе разумную степень неопределенности. Самый сильный сигнал достиг 4 сигм, что означает, что вероятность того, что он возник в результате статистических колебаний, составляет примерно один из 15 000. Чтобы заявить об открытии, физика требует уверенности в 5 сигм.

Зигерт уверен, что реальный сигнал аннигиляции существует, но говорит, что будущие наблюдения потребуются, чтобы определить, правильно ли измерена сила сигнала.

Связано: Открытие крупного антивещества может помочь разгадать тайну Существование

Будущие наблюдения с использованием Комптоновского спектрометра и формирователя изображения НАСА (COSI), запуск которого запланирован на 2027 год, должны быть в состоянии определить, являются ли эти слабые сигналы аннигиляции, которые Зигерт и Йонеда называют «дразнящими намеками», подлинными и помогут проследить, где рождаются позитроны Млечного Пути.

В случае подтверждения эти открытия позволят углубить одну из старейших антиматерий в астрономии. загадки, приближающие традиционные астрофизические объяснения к их пределам.

«В какой-то момент нам придется ввести нетрадиционные модели темной материи, чтобы получить такое количество позитронов, таких как легкие частицы темной материи», — сказал Зигерт.

Результаты исследования были опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysicals.