Et team av astrofysikere har løst mysteriet om distribusjonen av gammastråler i Melkeveis galaksen. Mens noen forskere trodde fordelingen antydet en form for uoppdagelig "mørk materie", foreslo teamet fra University of California, San Diego, en forklaring basert på fysiske standardmodeller av galaksen.
I to separate vitenskapelige artikler, hvor den nyeste vises i 10. juli-utgaven av tidsskriftet Physical Review Letters, viser astrofysikerne at denne fordelingen av gammastråler kan forklares ved måten "antimaterielle positroner" fra radioaktivt forfall av elementer, skapt av massive stjerneeksplosjoner i galaksen, forplanter seg gjennom galaksen. Det betyr, sier forskerne, at den observerte fordelingen av gammastråler ikke er bevis for mørk materie.
"Det er ikke noe stort mysterium," sa Richard Lingenfelter, forsker ved UC San Diego Center for Astrophysics and Space Sciences som gjennomførte studiene med Richard Rothschild, forsker også ved UCSD, og James Higdon, en fysikkprofessor ved Claremont høyskoler. "Den observerte fordelingen av gammastråler stemmer faktisk ganske overens med standardbildet."
I løpet av de siste fem årene har gammastrålingmålinger fra den europeiske satellitten INTEGRAL forvirrede astronomer, noe som førte til at noen argumenterte for at et "stort mysterium" eksisterte fordi fordelingen av disse gammastrålene over forskjellige deler av Melkeveis galaksen ikke var som forventet.
For å forklare kilden til dette mysteriet hadde noen astronomer antatt eksistensen av forskjellige former for mørk materie, som astronomer mistenker at eksisterer - fra de uvanlige gravitasjonseffektene på synlige stoffer som stjerner og galakser - men har ennå ikke funnet.
Det som er kjent med visse, er at galaksen vår - og andre - er fylt med bittesmå subatomære partikler kjent som positroner, den antimaterielle motstykket til typiske, hverdagslige elektroner. Når et elektron og positron møter hverandre i verdensrommet, utslettes de to partiklene og energien deres frigjøres som gammastråler. Det vil si at elektronet og positronen forsvinner og to eller tre gammastråler vises.
"Disse positronene er født med nesten lysets hastighet, og reiser tusenvis av lysår før de bremser nok i tette gassskyer til å ha en sjanse til å bli sammen med et elektron for å utslette i en dødedans," forklarer Higdon. "Deres avtagning skjer fra draften av andre partikler i løpet av deres ferd gjennom verdensrommet. Reisen deres blir også hindret av de mange svingningene i det galaktiske magnetfeltet som sprer dem frem og tilbake når de beveger seg. Alt dette må tas med i beregningen av den gjennomsnittlige avstanden som positronene ville reise fra fødestedene deres i supernovaeksplosjoner. ”
"Noen positroner går mot sentrum av galaksen, noen mot de ytre delene av Melkeveien kjent som den galaktiske glorie, og noen blir fanget i spiralarmene," sa Rothschild. "Selv om beregningen av dette i detalj fremdeles er langt utenfor de raskeste superdatamaskinene, kunne vi bruke det vi vet om hvordan elektroner reiser gjennom solsystemet, og hva som kan utledes om deres reise andre steder for å estimere hvordan antistoffens motstykker gjennomsyrer galaksen .”
Forskerne beregnet at det meste av gammastråler skulle være konsentrert i de indre områdene av galaksen, akkurat som det ble observert av satellittdataene, rapporterte teamet i en artikkel publisert forrige måned i Astrophysical Journal.
"Den observerte fordelingen av gammastråler stemmer overens med standardbildet der kilden til positroner er det radioaktive forfallet av isotoper av nikkel, titan og aluminium produsert i supernova-eksplosjoner av stjerner som er mer massive enn solen," sa Rothschild.
I deres ledsageroppgave i denne ukens utgave av Physical Review Letters, påpeker forskerne at en grunnleggende antagelse av en av de mer eksotiske forklaringene på det påståtte mysteriet - mørk materie forfall eller utslettelser - er mangelfull, fordi den antar at positronene ødelegger veldig nær de eksploderende stjernene de kom fra.
"Vi demonstrerte tydelig at dette ikke var tilfelle, og at distribusjonen av gammastrålene observert av gammastråle-satellitten ikke var en påvisning eller indikasjon på et" mørk materie-signal ", sa Lingenfelter.
Kilde: UC San Diego
