Az 511 keV-os gamma-sugaras vonalkibocsátás legmegfelelőbb „halo + disk” modelljének égbolt térképe. Kép jóváírása: INTEGRÁLIS. Kattints a kinagyításhoz.
A pozitron, az elektron ellenanyag-párja, Paul Dirac - az akkori forradalmi idõszakban - az elektron kvantumhullám-egyenletével jósolta meg. Néhány évvel később, 1932-ben, Carl Anderson felfedezte a pozitront a kozmikus sugarakban, Dirac 1933-ban, míg Anderson 1936-ban Nobel-díjat kapott.
Amikor a pozitron találkozik egy elektronmal, elpusztulnak, és két gammasugarat eredményeznek. Időnként azonban a megsemmisítést pozitronium képződése előzi meg, amely olyan, mint egy hidrogénatom, ahol a protont helyettesíti a pozitron (a pozitroniumnak saját szimbóluma van, Ps). A pozitronium kétféle formában jelenik meg, instabil, és akár két gammá (körülbelül 0,1 nanosekundumon belül) vagy háromra (kb. 100 nanosekundumon belül) bomlik.
A csillagászok az 1970-es évek óta tudják, hogy sok pozitronnak kell lennie az univerzumban. Miért? Mert amikor a pozitron és az elektron megsemmisül, hogy két gamma legyen, mindkettő azonos hullámhosszú, körülbelül 0,024 Å vagy 0,0024 nm (a csillagászok, mint a részecskefizikusok, nem beszélnek a gammasugarak hullámhosszáról, energiájukról beszélnek); 511 keV ebben az esetben). Tehát, ha gamma-sugár látással nézi az eget - természetesen felülről a légkör! - tudod, hogy nagyon sok pozitron létezik, mert nagyon sok „szín” gamma látható, 511 keV (hasonló ahhoz, hogy arra következtessen, hogy rengeteg hidrogén van az univerzumban, ha sok vörös (1,9 eV) H-alfát észlel éjszakai égbolt).
A pozitronium három gamma bomlásának spektruma alapján, összehasonlítva az 511 keV vonalintenzitással, az asztronómák négy évvel ezelőtt megtanultak, hogy azoknak a pozitronoknak a kb.
Mennyi pozitronium? A Tejút dudorában másodpercenként körülbelül 15 milliárd (ezer millió) tonna pozitron tönkrement. Ez annyi tömeg, mint az elektronok több tíz trillió tonna cuccban, amelyekhez hozzászoktunk, mint például a sziklák vagy a víz; körülbelül annyi, mint egy közepes méretű aszteroidában, 40 km-re.
A nyilvánosan közzétett INTEGRAL adatok elemzésével (körülbelül egy évre érdemes) Jgengen Knldder és munkatársai megállapították, hogy:
- a Tejút-korongban megsemmisülő pozitronok valószínűleg az Aluminium-26 és a Titán-44 izotópok béta + (azaz pozitron) bomlásából származnak, amelyeket maguk a közelmúltbeli szupernóvák termelték (emlékezzünk, a csillagászok még 10 millió évvel ezelőtt hívják fel) 'friss')
- azonban a Pozitron több mint 5-szer elpusztul a Tejút-domborún, mint a korongon
- úgy tűnik, nincs „pont” forrás.
Az INTEGRAL tudósok számára természetesen a „pont” forrásnak nem ugyanaz a jelentése, mint az amatőr csillagász számára! A pozitronium vonalban a gamma-sugárzás hihetetlenül homályos, egy hatszögletű objektum (3?) „Pont” -nak tűnik! Mindazonáltal Kn? Dlseder és az asztrofizikai csapata csapata elmondhatja, hogy „egyikünk sem a keresett forrásban nem mutatott 511 keV-os szignifikáns fluxust”; E 40 „szokásos gyanúsított” közé tartoznak a pulzárok, kvazárok, fekete lyukak, szupernóvák maradványai, csillagképző régiók, gazdag galaxiscsoportok, műholdas galaxisok és blazárok. De továbbra is azt keresik: „Valóban [terveztük]] a szokásos gyanúsítottak INTEGRAL megfigyeléseit, például Ia típusú szupernóvákat (SN1006, Tycho) és LMXB (Cen X-4), amelyek segíthetik a probléma megoldását. .”
Szóval, honnan származnak a 15 milliárd tonna pozitronok, amelyek minden második pillanatban megsemmisülnek a dudorban? "Számomra a pozitron megsemmisítésének legfontosabb dolog az, hogy a fő forrás továbbra is rejtély" - mondja Kn? Dlseder. „Megmagyarázhatjuk a korong halvány emisszióját az Aluminium-26 bomlásával, de a pozitronok nagy része a galaxis domborújában helyezkedik el, és nincs olyan forrás, amely könnyen megmagyarázná az összes megfigyelési jellemzőt. Különösen, ha összehasonlítja az 511 keV-es égboltot a más hullámhosszon megfigyelt égtel, akkor felismeri, hogy az 511 keV-es égbolt egyedülálló! Nincs más ég, amely hasonlítana arra, amit megfigyeltünk. "
Az INTEGRAL csapata úgy érzi, hogy kizárhatja a hatalmas csillagokat, az összeomlásokat, a pulzárokat vagy a kozmikus sugarak közötti kölcsönhatásokat, mert ha ezek voltak a dudor pozitronok forrásai, akkor a lemez sokkal világosabb lenne 511 keV fényben.
A kidudorodott pozitronok kis tömegű röntgen bináris fájlokból, klasszikus novákból vagy 1a típusú supernovákból származhatnak, különféle folyamatok révén. A kihívás mindegyik esetben az, hogy megértsük, hogy az általuk létrehozott elegendő pozitron képes-e túl sokáig túlélni és szétterjedhet-e születési helyétől.
Mi a helyzet a kozmikus húrokkal? Míg a közelmúltban megjelent Tanmay Vachaspati cikk, amely ezeket javasolja a domború pozitronok lehetséges forrásaként, Knleldder és munkatársai számára nemrégiben jelent meg. fontolóra venni a cikküket: „Számomra azonban nem egyértelmû, hogy elegendõ megfigyelési korlátozással rendelkezünk ahhoz, hogy kijelentsük, hogy a kozmikus húrok 511 keV-t adnak; még azt sem tudjuk, léteznek-e kozmikus vonósok. Szükség lenne a kozmikus vonóságok egyedi tulajdonságára, amelyek kizárják az összes többi forrást, és ma azt hiszem, hogy messze vagyunk ettől. ”
Talán a legizgalmasabb, hogy a pozitronok egy kis tömegű sötét anyag részecske és annak anti-részecske megsemmisítéséből származhatnak, vagy mint Kn? Dlseder et al. tegye „Világos sötét anyag (1–100 MeV) megsemmisítésére, ahogyan azt nemrégiben javasolták Boehm et al. (2004), valószínűleg a leg egzotikusabb, de a legizgalmasabb jelölt forrás a galaktikus pozitronokról. ” A sötét anyag még egzotikusabb, mint a pozitronium; A sötét anyag nem antitest, és senki sem volt képes ráfogni, nem is beszélve laboratóriumi tanulmányozásáról. A csillagászok elfogadják, hogy az mindenütt jelen van, és természetének követése az egyik legforróbb téma az asztrofizika és a részecskefizika területén. Ha a Tejút-hullámban megsemmisült pozitronok milliárd tonna / másodperc nem származhat klasszikus novákból vagy termonukleáris szupernóvákból, akkor talán a jó öreg sötét anyag hibáztatható.
