23 януари 2020
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Има ли тъмна материя в центъра на Млечния път?

Анихилираща се тъмна материя може да е загадъчният източник на гама лъчи в центъра на Млечния път

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 13 декември 2019 в 09:4921220
Снимка: NASA Goddard; A. Mellinger/CMU; T. Linden/Univ. of Chicago

Гама радиацията - най-високоенергийните вълни в електромагнитния спектър - обикновено се произвеждат от най-горещите и екстремни обекти във Вселената, като свръхнови и пулсари.

От центъра на нашата галактика Млечен път се излъчват гама лъчи - наречени галактически излишък на гама-лъчи (Galactic center gamma-ray excess - GCE) - със свойства, които астрофизиците трудно могат да обяснят с това, което знаят за разпределението на звездите и газовите облаци в Галактиката.

Има две водещи хипотези какво може да произвежда това излъчване - популация пулсари или, по-интересното, облак от тъмна материя, сблъскващ се сам със себе си. През 2015 г. екип от изследователи от Масачузетския технологичен институт (MIT) и Принстънския университет определиха, че GCE вероятно идва от източници като пулсари.

Нов анализ показва, че тъмната материя - а не пулсарите - може да е причината за GCE.

Гама лъчите са мощни. Те са форма на проникващо електромагнитно излъчване, произведено от най-енергийните явления във Вселената. Те имат най-късите дължини на вълната от всеки друг тип електромагнитно излъчване и най-висока енергия на фотоните.

Гама лъчите имат най-късите дължини на вълната и най-високата енергия на фотоните. Обърнете внимание на припокриването между „мощни“ рентгенови лъчи и гама лъчи. В астрофизиката гама лъчите са тези с енергия на фотоните над 100 keV. Кредит: Public Domain http://son.nasa.gov/tass/content/electrospectrum.htm

В центъра на Млечния път има много мистериозни събития. Свръхмасивната черна дупка, която се намира там, е едно от тях. Но има още една интригуваща загадка: неочакван сферичен регион на интензивни емисии на гама лъчи.

Ново проучване, публикувано в Physical Review Letters, предполага, че тъмната материя може да стои зад тези емисии.

Млечният път е повече или по-малко плосък, с издутина в центъра. Гама лъчите заемат сферична област в центъра с радиус около 5000 светлинни години.

Във Вселената има много източници на гама лъчи и повечето от тях са добре проучени. Пулсарите, магнетарите и квазарите произвеждат гама лъчи.

Но какъв е произходът на гама лъчите, идващи от центъра на нашата галактика?

Има две конкуриращи се обяснения за GCE - популация пулсари, които са бързо въртящи се неутронни звезди или тъмна материя. Физиците смятат, че ако е тъмна материя, тя съществува в плътен облак в центъра на галактиката, където се сблъсква сама със себе си и анихилирайки се, произвежда гама лъчи.

В проучването през 2015 г. д-р Трейси Слатиър (Tracy Slatyer) и колегите й от MIT разработват метод за определяне на произхода на гама лъчението.

Екипът предполага, че ако пулсарите са източникът на GCE и тези пулсари са сравнително ярки, сферичният участък на изображенията трябва да изглежда зърнест, с тъмни празнини между светлите петна, където са пулсарите. Ако обаче тъмната материя е източникът на гама лъчите, сферичната област трябва да изглежда гладка.

Изследователите използват наблюдения на галактическия център, направени с космическия телескоп "Ферми", заедно с модел, описващ всички взаимодействия по Млечния път, които могат да произвеждат гама лъчи. 

Изображение от проучването от 2016 г., показващо емисиите на гама лъчи, идващи от пулсари. Кредит: R. Bartels et al, 2016.

Екипът разработва модел, който отчита цялата материя и газ в Млечния път и всички взаимодействия на частиците, които могат да произведат гама лъчи. Тогава те разглеждат модели за сферичния регион на GCE, които са или зърнести, или гладки, и статистически метод за разграничаването им. Вземат този модел и вкарват в него действителни наблюдения от космическия телескоп "Ферми", за да видят дали наблюденията се вписват в зърнест или гладък профил.

Изглед на цялото небе в гама лъчи, направен с телескопа за гама лъчи Fermi, показва ярка гама-излъчване в равнината на Млечния път (в центъра), ярки пулсари и свръхмасивни черни дупки, включително активния блазар 3C 454.3 в долната лява част. Кредит: NASA/DOE/International LAT Team

Ако наблюденията се вписват в зърнест профил, тогава пулсарите могат да обяснят гама лъчите. Ако те се вписват в гладък профил, тогава тъмната материя може да ги обясни. Зърнестият профил е невероятно подходящ.

 "Откъде и да погледнем към галактическия център вероятно ще има частици  тъмна материя, така че не бива да виждаме пропуски или студени петна в сигнала. Видяхме, че е 100% зърнеста и затова казахме: „о, тъмната материя не може да направи това, така че трябва да е нещо друго“, разказва д-р Слатиър. 

В новото проучване д-р Слатиър и д-р Ребека Лейн (Rebecca Leane) от MIT повтарят подхода от проучването от 2015 г. и се оказва, че има проблем с по-ранното им изследване и резултатите от него са ненадеждни. Приносът от тъмната материя за GCE може да остане незабелязан.

В крайна сметка Слатиър и Лейн решават да тестват модела като създадат „фалшива“ карта на небето, включваща сигнал за тъмна материя и пулсари, които не са свързани с GCE.

И тогава техният статистически модел се проваля. Въпреки гладкия сигнал от тъмна материя, моделът връща зърнест резултат, доминиран от пулсар. Те засилват сигнала си тъмна материя четири пъти повече от действителния от GCE и пак техният модел не успява да го открие.

Според Слатиър това е доказателство, че тъмната материя може да играе роля в GCE.

"Бях доста развълнувана, защото знаех, че последиците са много големи - това означава, че обяснението на тъмната материя е отново на масата", разказва Лейн.

Ако тези най-нови резултати са правилни, това е голямо откритие.

Интригуващият сигнал, който може да се дължи на „унищожаване на тъмна материя“, е вляво на тези данни, събрани от космическия телескоп „Ферми“ на НАСА. Изображението вляво показва галактическия център в гама-лъчи с енергии между 1 и 3.16 GeV. Червеното показва най-голяма активност, а етикетите са на пулсари. Изображението вдясно премахва всички тези източници на гама-лъчи. Кредит: T. Linden, Univ. of Chicago

"Ако наистина е тъмна материя, това ще бъде първото доказателство, че тъмната материя взаимодейства с видимата материя чрез сили, различни от гравитацията", отбелязва Ребека Лейн. „Природата на тъмната материя е един от най-големите открити въпроси във физиката в момента. Идентифицирането на този сигнал като тъмна материя може да ни позволи най-накрая да разкрием основната същност на тъмната материя. Без значение какъв е излишъкът, ние ще научим нещо ново за Вселената".

Справка: Revival of the Dark Matter Hypothesis for the Galactic Center Gamma-Ray Excess, Rebecca K. Leane and Tracy R. Slatyer, Physical Review Letters

Източник:

Dark Matter Could Be A Source of Gamma Rays Coming from the Center of the Milky Way, Universe Today

Is there dark matter at the center of the Milky Way?, MIT Press Release 

Annihilating Dark Matter May Lurk in Milky Way’s Center, sci-news

Synopsis: New Hope for Milky Way Dark Matter, Physics


Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Виц на деня: 23 януари
Виц на деня: 23 януари
23 януари 2020 в 09:005208
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.