(NASA Goddard; A. Mellinger, CMU; T. Linden, Univ. of Chicago) Stred Mliečnej dráhy záhadne žiari.
Iste, je tam veľa hviezd spolu s a čierna diera 4 milióny násobok hmotnosti Slnka – ale od toho všetkého odpočítajte svetlo a stále nám zostane toto tajomné prebytočné gama žiarenie, ktoré zaplavuje oblasť.
Volá sa to Galactic Center GeV Excess (GCE) a od tej doby to vedcov mätie objav fyzikov Lisy Goodenoughovej a Dana Hoopera v roku 2009 . V údajoch z teleskopu NASA Fermi našli nadmerné gama žiarenie - niektoré z najenergetickejších svetiel vo vesmíre - a my sme neboli schopní priamo odhaliť čokoľvek, čo to spôsobuje.
Teraz fyzik Mattia Di Mauro z Národného inštitútu pre jadrovú fyziku v Taliansku hodil klobúk do ringu. Jeho analýza, povedal, ukazuje späť na temná hmota ako vinníka GCE (toto bolo prvýkrát uvedené ako vysvetlenie Goodenoughom a Hooperom).
Nevieme, čo je temná hmota, len je tam záhadná hmota zodpovedná za gravitačné efekty, ktoré sa nedajú vysvetliť materiálmi, ktoré môžeme priamo detegovať – normálnou hmotou, ako sú hviezdy, prach, plyn a galaxie.
Napríklad galaxie rotujú oveľa rýchlejšie, ako by mali, keby boli len gravitačne ovplyvňované normálnou hmotou v nich; gravitačná šošovka - ohýbanie časopriestoru okolo masívnych objektov - je oveľa silnejšia, ako by mala byť. Čokoľvek vytvára túto dodatočnú gravitáciu, je mimo našu schopnosť priamo odhaliť.
Temnú hmotu poznáme len podľa gravitačného účinku, ktorý má na iné objekty, a je jej tam veľa. Zhruba 80 percent všetkej hmoty vo vesmíre je temná hmota, aj keď z nej nevidíme ani kúsok.
Goodenough a Hooper navrhli, že ak by sa určité častice temnej hmoty nazývané WIMPS (slabo interagujúce masívne častice) a ich antičastice zrazili, zničiť jeden druhého , explodujúce v spŕške iných častíc, vrátane fotónov gama žiarenia. Toto vysvetlenie, povedali, prekvapivo dobre zapadá do údajov. Iní fyzici neboli presvedčení, jeden dokonca nazval vysvetlenie „ roztrasený '.
V roku 2018 ďalší tím vedcov navrhol, že veľmi staré, mŕtve hviezdy tzv pulzary ktoré sme ešte nevidelimôže spôsobiť prebytok. Je to pravdepodobné, pretože galaktický stred je preplnený, zaprášený a veľmi energický - bolo by celkom ľahké minúť jednu alebo niekoľko hviezd.
Nedávne štúdie tiež zistili, že distribúcia GCE nie je hladká - ako by ste očakávali od anihilácie temnej hmoty - ale akési hrudkovité a bodkované, čo stlačte tlačidlo tím interpretovaný ako konzistentný s bodovými zdrojmi, ako sú hviezdy.
Potom prišiel ďalší tím a rozhodol o tom škvrnitom gama žiarenímôže byť produkovaný temnou hmotou, položte ho späť na stôl. Ešte viac výskumníkovpotom vygeneroval sériuvyčerpávajúcich modelov galaktického centra s anihiláciou temnej hmoty s použitím rôznych hmotností v najčastejšie vyhľadávaných režimoch. Zistili, že WIMP pravdepodobne nebudú príčinou GCE.
Späť k Di Maurovi. Jeho štúdia porovnáva údaje z teleskopu Fermi za posledných 11 rokov s meraniami iných astronomických anomálií zaznamenaných detektorom kozmického žiarenia Pamela na palube satelitu Resurs-DK č.1 a experimentom Alpha Magnetic Spectrometer na palube ISS.
Jeho štúdia využíva najmä najširší súbor údajov od Fermiho zozbieraných za posledný rok a minimalizuje neistoty spôsobené žiarením pozadia. To poskytlo, povedal Di Mauro, informácie o priestorovom rozložení GCE, ktoré môžu pomôcť vylúčiť rôzne vysvetlenia.
'Ak by bol prebytok spôsobený napríklad interakciou medzi kozmickým žiarením a atómami, očakávali by sme, že budeme pozorovať jeho väčšie priestorové rozloženie pri nižších energiách a jeho nižšiu difúziu pri vyšších energiách v dôsledku šírenia kozmických častíc,' vysvetlil .
'Moja štúdia na druhej strane zdôrazňuje, ako sa priestorové rozloženie prebytku nemení ako funkcia energie.'
Povedal, že to nebolo nikdy predtým pozorované a dalo by sa to vysvetliť temnou hmotou, pretože si myslíme, že častice temnej hmoty by mali mať podobné energie.
'Analýza jasne ukazuje, že prebytok gama lúčov je sústredený v galaktickom strede, presne to, čo by sme očakávali, že nájdeme v srdci Mliečnej dráhy, ak je temná hmota v skutočnosti novým druhom častice.' povedal .
Čo je to za časticu, je to stále veľká záhada. V druhom predtlačenom papieri sa Di Mauro a jeho kolega Martin Wolfgang Winkler zo Štokholmskej univerzity vo Švédsku pokúsili dostať ho z tieňa hľadaním prebytku gama žiarenia v blízkych trpasličích sféroidných galaxiách. Nenašli žiadnu, ale táto nulová detekcia umožnila obmedzenia hmotnosti častice temnej hmoty.
Tieto obmedzenia, povedali, sú kompatibilné s GCE.
Znamená to teda, že tmavá hmota spôsobuje GCE? Nie - ale to znamená, že nemôžeme povedať temnú hmotu nie je spôsobuje to, buď. V podstate je celá vec taká záhadná, ako kedykoľvek predtým, a budeme potrebovať nejakú celkom fascinujúcu vedu (a pravdepodobne aj oveľa viac pozorovaní), aby sme to vôbec začali rozmotávať.
Môžeme cítiť veľkú poruchu v sile, ako si mnohí fyzici mädlia ruky v očakávajúcej radosti.
Di Maurov výskum bol publikovaný v r Fyzický prehľad D a druhý papier je dostupný na arXiv .