Μια ομάδα αστροφυσικών έλυσε το μυστήριο της κατανομής των ακτίνων γάμμα στον γαλαξία μας. Ενώ ορισμένοι ερευνητές πίστευαν ότι η διανομή πρότεινε μια μορφή μη ανιχνεύσιμης «σκοτεινής ύλης», η ομάδα από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Σαν Ντιέγκο, πρότεινε μια εξήγηση βασισμένη σε τυπικά φυσικά μοντέλα του γαλαξία.
Σε δύο ξεχωριστές επιστημονικές εργασίες, οι πιο πρόσφατες από τις οποίες εμφανίζονται στο τεύχος 10 Ιουλίου του περιοδικού Physical Review Letters, οι αστροφυσικοί δείχνουν ότι αυτή η κατανομή των ακτίνων γάμμα μπορεί να εξηγηθεί με τον τρόπο «αντιύλη ποζιτρόνια» από τη ραδιενεργή διάσπαση των στοιχείων, που δημιουργήθηκε από μαζικές εκρήξεις αστεριών στον γαλαξία, διαδίδεται μέσω του γαλαξία. Αυτό σημαίνει, σύμφωνα με τους επιστήμονες, η παρατηρούμενη κατανομή των ακτίνων γάμμα δεν αποτελεί απόδειξη για σκοτεινή ύλη.
«Δεν υπάρχει μεγάλο μυστήριο», δήλωσε ο Richard Lingenfelter, ερευνητής στο Κέντρο Αστροφυσικής και Επιστημών του Διαστήματος του Σαν Ντιέγκο, ο οποίος διεξήγαγε τις μελέτες με τον Richard Rothschild, ερευνητή στο UCSD και τον James Higdon, καθηγητή φυσικής στο Claremont Κολέγια. "Η παρατηρούμενη κατανομή των ακτίνων γάμμα είναι στην πραγματικότητα αρκετά συνεπής με την τυπική εικόνα."
Κατά τα τελευταία πέντε χρόνια, οι μετρήσεις ακτίνων γάμμα από τον ευρωπαϊκό δορυφόρο INTEGRAL έχουν μπερδέψει τους αστρονόμους, οδηγώντας ορισμένους να υποστηρίξουν ότι υπήρχε ένα «μεγάλο μυστήριο» επειδή η κατανομή αυτών των ακτίνων γάμμα σε διάφορα μέρη του γαλαξία του Γαλαξία δεν ήταν όπως αναμενόταν.
Για να εξηγήσουν την πηγή αυτού του μυστηρίου, ορισμένοι αστρονόμοι είχαν υποθέσει την ύπαρξη διαφόρων μορφών σκοτεινής ύλης, τις οποίες υποπτεύονται οι αστρονόμοι - από τις ασυνήθιστες βαρυτικές επιδράσεις στην ορατή ύλη, όπως τα αστέρια και οι γαλαξίες - αλλά δεν έχουν ακόμη βρει.
Αυτό που είναι σίγουρα γνωστό είναι ότι ο γαλαξίας μας - και άλλοι - είναι γεμάτοι με μικροσκοπικά υποατομικά σωματίδια γνωστά ως ποζιτρόνια, το αντίθετο υλικό των τυπικών, καθημερινών ηλεκτρονίων. Όταν ένα ηλεκτρόνιο και ένα ποζιτρόνιο συναντώνται μεταξύ τους στο διάστημα, τα δύο σωματίδια εκμηδενίζονται και η ενέργειά τους απελευθερώνεται ως ακτίνες γάμμα. Δηλαδή, το ηλεκτρόνιο και το ποζιτρόνιο εξαφανίζονται και εμφανίζονται δύο ή τρεις ακτίνες γάμμα.
«Αυτά τα ποζιτρόνια γεννιούνται σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός και ταξιδεύουν χιλιάδες έτη φωτός προτού επιβραδυνθούν αρκετά σε πυκνά σύννεφα αερίου για να έχουν την ευκαιρία να ενωθούν με ένα ηλεκτρόνιο για να εξαφανιστούν σε έναν χορό θανάτου», εξηγεί ο Higdon. «Η επιβράδυνσή τους συμβαίνει από τη μεταφορά άλλων σωματιδίων κατά τη διάρκεια του ταξιδιού τους στο διάστημα. Το ταξίδι τους εμποδίζεται επίσης από τις πολλές διακυμάνσεις του γαλαξιακού μαγνητικού πεδίου που τις διασκορπίζουν μπρος-πίσω καθώς κινούνται. Όλα αυτά πρέπει να ληφθούν υπόψη για τον υπολογισμό της μέσης απόστασης που θα διανύσουν τα ποζιτρόνια από τους τόπους γέννησής τους σε εκρήξεις σουπερνόβα. "
"Μερικά ποζιτρόνια κατευθύνονται προς το κέντρο του Γαλαξία, μερικά προς τα εξωτερικά άκρα του Γαλαξία που είναι γνωστό ως γαλαξιακό φωτοστέφανο, και μερικά πιαστούν στα σπειροειδή χέρια", δήλωσε ο Rothschild. «Ενώ ο υπολογισμός αυτού με λεπτομέρεια είναι ακόμη πολύ πιο γρήγορος από τους ταχύτερους υπερυπολογιστές, μπορέσαμε να χρησιμοποιήσουμε ό, τι γνωρίζουμε για το πώς τα ηλεκτρόνια ταξιδεύουν σε όλο το ηλιακό σύστημα και τι μπορεί να συναχθεί για το ταξίδι τους αλλού για να εκτιμήσουμε πώς οι ομόλογοι τους κατά της ύλης διαπερνούν τον γαλαξία "
Οι επιστήμονες υπολόγισαν ότι οι περισσότερες ακτίνες γάμμα θα πρέπει να συγκεντρώνονται στις εσωτερικές περιοχές του γαλαξία, όπως παρατηρήθηκε από τα δορυφορικά δεδομένα, ανέφερε η ομάδα σε μια δημοσίευση που δημοσιεύθηκε τον περασμένο μήνα στο Astrophysical Journal.
«Η παρατηρούμενη κατανομή των ακτίνων γάμμα είναι σύμφωνη με την τυπική εικόνα όπου η πηγή των ποζιτρονίων είναι η ραδιενεργή διάσπαση των ισοτόπων του νικελίου, του τιτανίου και του αλουμινίου που παράγονται σε εκρήξεις σουπερνόβα αστεριών πιο μαζικών από τον Ήλιο», δήλωσε ο Rothschild.
Στο συνοδευτικό τους έγγραφο στο τεύχος αυτής της εβδομάδας, το Physical Review Letters, οι επιστήμονες επισημαίνουν ότι μια βασική υπόθεση μιας από τις πιο εξωτικές εξηγήσεις για το υποτιθέμενο μυστήριο - παρακμή της σκοτεινής ύλης ή εκμηδενίσεις - είναι ελαττωματική, επειδή υποθέτει ότι τα ποζιτρόνια εκμηδενίζονται πολύ κοντά στα εκρηκτικά αστέρια από τα οποία προήλθαν.
"Αποδείξαμε ξεκάθαρα ότι αυτό δεν ισχύει, και ότι η κατανομή των ακτίνων γάμμα που παρατηρήθηκε από τον δορυφόρο ακτίνων γάμμα δεν ήταν ανίχνευση ή ένδειξη" σήματος σκοτεινής ύλης "", δήλωσε ο Lingenfelter.
Πηγή: UC San Diego
