Мистериозно сияние в нашата галактика може да идва от тъмна материя

Вижте всички тематики Връзката е копирана! Следвайте

В центъра на нашата вселена има мистериозно дифузно зарево, предавано от гама лъчи - мощно излъчване, нормално предавано от високоенергийни обекти като бързо въртящи се или експлодиращи звезди.

Гама-лъчевият телескоп Ферми на НАСА откри сиянието малко след изстрелването през 2008 година и от този момент светлината озадачава учените, предизвиквайки спекулации по отношение на повода за това.

Някои астрономи считат, че източникът на сиянието са пулсарите - въртящите се останки от експлодирали звезди - до момента в който други сочат сблъскващи се частици от тъмна материя, неуловима и невидима форма на материя, за която се счита, че е пет пъти по-изобилна от елементарната материя.

Много изследвания преди този момент са намерили поддръжка и за двете хрумвания, само че наподобява има проблем с теорията за тъмната материя: сиянието на гама лъчите наподобява подхожда на формата на галактическата подутина - препълнен, луковичен район в центъра на Млечния път, който е формиран най-вече от остарели звезди, в това число пулсари. Това наблюдаване наподобява поддържаше теорията за пулсара, като специалисти теоретизираха, че сиянието би придобило по-сферична форма, в случай че източникът му беше тъмна материя. Астрономите обаче не са съумели да следят задоволително от пулсарите, които биха произвеждали гама лъчи, с цел да създадат безапелационна оценка.

Сега новите симулации, направени благодарение на суперкомпютри, демонстрират за първи път, че конфликти с тъмна материя също биха могли да основат светенето във формата на подутина, добавяйки тежест към теорията за тъмната материя.

„ Намираме се в обстановка, в която имаме две теории, едната показва тъмната материя и твърди, че може да изясни данните, които виждаме, а другата – остарели звезди “, сподели Джоузеф Силк, професор по физика и астрономия в университета „ Джон Хопкинс “ и съавтор на изследване, описващо новите открития, оповестено в четвъртък в списанието Physical Review Letters.

„ В този миг има 50% късмет това да е тъмна материя, за разлика от малко по-обикновеното пояснение на старите звезди, съгласно мен. “

Доказателствата за тъмна материя биха създали новаторско изобретение. Швейцарският астроном Фриц Цвики пръв теоретизира съществуването на тъмната материя през 30-те години на предишния век, а американските астрономи Вера Рубин и У. Кент Форд го потвърдиха през 70-те години. Те видяха, че звездите, които обикалят по ръба на спиралните галактики, се движат прекомерно бързо, с цел да бъдат арестувани дружно единствено от забележимата материя и гравитацията, и постулираха, че има огромно, невидимо количество материя, което им пречи да се разлетят. Въпреки десетилетия старания, учените в никакъв случай не са следили непосредствено мистериозното вещество, откъдето идва и името му.

„ Няма подозрение, че природата на тъмната материя е един от изключителните огромни проблеми във физиката “, сподели Силк. „ Това е нещо, което е на всички места – покрай нас, надалеч от нас и ние просто не знаем какво е. “

Лов за WIMPs

Има доста хипотези за това какво може да бъде тъмната материя, в това число остатъци от първоначални черни дупки или неоткрит вид парченце. Голяма част от напъните за намиране на тъмна материя са съсредоточени върху последната концепция, което води до построяването на детектори като LZ Dark Matter Experiment в Южна Дакота.

Инструментът е планиран да вижда един от водещите претенденти за тъмна материя, хипотетични частици, наречени WIMP – едва взаимодействащи солидни частици – които не всмукват светлина и могат да минават през елементарна материя съвсем безпроблемно. Учените считат, че когато два WIMP се срещнат, те се унищожават взаимно и създават гама лъчи, което би ги направило достоверен източник на зарево.

Проучването на Силк употребява суперкомпютри, с цел да сътвори карта на това къде би трябвало да се намира тъмната материя в Млечния път, като се вземе поради първичното образуване на галактиката.

" Проблемът беше, че всички модели през последните 20 години на тъмната материя в нашата вселена допускат, че тя е като сферична топка. Няма форма за нея, тъй като това беше най-простият модел ", сподели Силк.

" Нашият принос беше, за първи път, да създадем същинска компютърна симулация на разпределението на тъмната материя. И ето, ние открихме, че централната част на тъмната материя, където ще се излъчват гама лъчи, в действителност е смачкана - по-скоро във формата на яйце. " Тази смачкана форма е близо до данните от телескопа Fermi, изясни Силк.

За благополучие потвърждението на връзката сред тъмната материя и сиянието може да не е прекомерно надалеч. Нов инструмент, Cherenkov Telescope Array Observatory или CTAO, е в развой на създаване на две площадки – една в Чили и друга в Испания – и ще стартира да връща данни незабавно след 2027 година CTAO ще открива гама лъчи с доста по-висока разграничителна дарба от Fermi, сподели Силк, което прави допустимо да се каже дали гама лъчите в центъра на Млечния път са артикул на конфликти на тъмна материя.

Това изобретение би било пробив в търсенето на неуловимата субстанция, добави той, както и ще предложи доказателство, че най-малко малко тъмна материя е направена от WIMP. Ако, в противен случай, CTAO не свърже сиянието с тъмната материя, учените ще се върнат на изходна позиция в търсенето, като всички варианти към момента са на масата.

Фундаментална тайна

Проучването оказва помощ да се отвори още веднъж опцията тъмната материя да изясни сиянието в нашия космически център, макар че не дава нови позитивни доказателства в интерес на тъмната материя, сподели Трейси Слейтър, професор по физика в Масачузетския софтуерен институт, който не е взел участие в проучването. Въпреки това, тя не е уверена, че има дефинитивно съвпадане сред формата на разпределението на тъмната материя и звездната подутина. „ Мислех, че хипотезата за тъмната материя към момента е рационална даже преди този момент проучване “, добави тя.

Тази работа е спомагателна поддръжка за интернационалните старания за продължение на търсенето на WIMP, съгласно Chamkaur Ghag, професор по физика и астрономия в University College London, който също не е взел участие в проучването на Silk. „ Те остават най-елегантното решение на дългогодишния проблем с тъмната материя “, добави Гаг по имейл, отбелязвайки, че с още повече детектори за WIMPs в развой на разработка, визията на сигнали за тези частици, унищожаващи се в космоса, би означавало разрешаване на съвсем вековния пъзел