В Млечном Пути могут скрываться 14 объектов из антиматерии
На гамма карте неба — электромагнитного излучения высочайшей энергии, протекающего через нашу Вселенную — 14 объектов скрывают большой секрет.
В новом анализе свойств этого излучения группа астрофизиков определила, что оно согласуется с тем, что мы ожидаем от звезд из антиматерии — гипотетических объектов, известных как антизвезды.
Если данные будут подтверждены — это могло бы помочь разрешить одну из самых больших загадок во Вселенной, а именно – куда пропала вся антиматерия. Но есть еще несколько вещей, которыми могли бы быть эти 14 объектов.
Каждая частица материи, из которой состоит материал, который мы видим вокруг нас, например электроны и кварки, имеет аналог с идентичными характеристиками, за исключением одного: противоположного заряда. Считается, что частицы и античастицы существовали в равных количествах в начале Вселенной.
Когда частица и ее античастица сталкиваются, они аннигилируют друг друга во всплеске гамма-излучения, что говорит о том, что они все еще должны существовать в равных количествах (или вообще ничего не существует, радостная мысль), но по какой-то причине только следовые количества антивещества обнаружены.
Мы вроде как привыкли к идее, что практически ничего из «первоначального» антивещества не осталось во Вселенной. Физики разработали модели и объяснения, основанные на этом предположении.
Затем был проведен эксперимент с альфа-магнитным спектрометром (AMS-02) на борту Международной космической станции. Несколько лет назад было сделано предварительное обнаружение антигелия — открытие, означающее, что достаточно фундаментальных античастиц могло сгруппироваться в целые атомы антивещества.
Но где ее искать? По мнению группы астрономов во главе с Симоном Дюпурке из Института исследований астрофизики и планетологии во Франции, возможно, антиматерия скрывается в форме антизвезд в Млечном Пути.
Поскольку антизвезды будут вести себя почти так же, как обычные звезды, их будет довольно сложно обнаружить — если только нормальная материя, такая как межзвездная пыль, не попадет на поверхность звезды, где она будет аннигилирована антивеществом звезды.
В свою очередь, это приведет к избытку гамма-лучей при определенных энергиях, которые теоретически мы могли бы обнаружить.
Мы не обнаружили сигнатуру аннигиляционного гамма-излучения в космическом микроволновом фоне (это излучение, оставшееся после Большого Взрыва) или в гамма-обзорах Млечного Пути. Для своего исследования Дюпурке и его команда сосредоточились на 10-летних данных космического гамма-телескопа Ферми, внимательно изучив 5787 источников гамма-излучения в нем, чтобы найти признаки того, что может быть аннигиляцией материи и антиматерии.
Они специально искали сигнатуры гамма-излучения, соответствующие аннигиляции протона и антипротона, а также точечную геометрию в самом источнике, то есть он должен быть похож на звезду. Из 5787 источников только 14 можно считать кандидатами в антизвезды.
Маловероятно, что эти 14 объектов являются антистарами; они легко могут оказаться известными излучателями гамма-излучения, такими как пульсары или черные дыры. Но они дают нам отправную точку для оценки количества антизвезд, которые могут скрываться в Млечном Пути.
Моделируя процессы аккреции антизвезд и предполагая, что антизвезды обладают свойствами, аналогичными нормальным звездам, команда вывела верхний предел для этого числа. В диске Млечного Пути только 2,5 звезды из миллиона могут быть антизвездами.
Вне диска Млечного Пути, в галактическом гало, все может быть совсем по-другому. Пространство над и под диском гораздо чище от газа и пыли, а это значит, что на любые потенциальные антизвезды попадает меньше материи.
Без аккреции нормальной материи эти антизвезды не испускали бы избыток гамма-излучения, и им было бы легче уклоняться от обнаружения в гамма-обзорах; на самом деле, они могли скрываться там с самого Большого Взрыва.
По расчетам команды, маловероятно, что в непосредственной близости от Солнечной системы есть какие-либо антизвезды. Это означает, что источником антигелия, скорее всего, будет популяция гало-антизвезд.
Вы также могли заметить, что 2,5 из 1 миллиона звезд — это даже не равные пропорции антиматерии и материи, поэтому открытие звезд из антивещества не решит проблему пропавшей антиматерии.
Продолжение наблюдений за 14 кандидатами поможет определить, являются ли они антизвездами или чем-то более обычным, например, пульсаром или черной дырой.
Исследование опубликовано в Physical Review D.
