Według najnowszych badań większość antymaterii wypełniającej przestrzeń naszej galaktyki Drogi Mlecznej może być pozostałościami martwych gwiazd. Zdaniem naukowców ich praca jest w stanie rozwiązać tajemnicę astrofizyki, która istnieje od ponad 40 lat.
Każda cząstka zwykłej materii ma antypodę - antymaterię, która ma tę samą masę, ale jednocześnie ma przeciwny ładunek. Na przykład antycząstką ujemnie naładowanego elektronu będzie dodatnio naładowany pozyton. Zderzenie cząstek i antycząstek prowadzi do ich zniszczenia (anihilacji) i silnego uwolnienia energii. Zaledwie jeden gram antymaterii, zderzając się z gramem zwykłej materii, jest w stanie wywołać eksplozję, w której poziom uwalnianej energii będzie dwukrotnie większy niż w przypadku wybuchu bomby zrzuconej na Hiroszimę.
Ponad 40 lat temu naukowcy po raz pierwszy ustalili, że promienie gamma emitowane podczas anihilacji pozytonów są w tym momencie uwalniane we wszystkich kierunkach galaktyki. Na podstawie tego odkrycia przyjęto, że w każdej sekundzie w Drodze Mlecznej 10 ^ 43 pozytonów (jeden z 43 zerami) ulega anihilacji. W tym samym badaniu wskazano, że obecność większości tych pozytonów została określona w centrum galaktyki (środkowy słupek), a nie w samym dysku galaktycznym, mimo że sam słupek zawiera mniej niż połowę całej masy Drogi Mlecznej.
Postawiono hipotezę, że źródłem emisji tych pozytonów jest materiał radioaktywny syntetyzowany przez gwiazdy. Jednak w ciągu następnych kilkudziesięciu lat naukowcy nigdy nie byli w stanie określić rodzaju gwiazd zdolnych do wytworzenia takiej ilości antymaterii. Później przyjęto inne założenie: wyrzut pozytonów mogą być powodowane przez rzadkie źródła, takie jak supermasywne czarne dziury zlokalizowane w większości centrów galaktyk, a także cząsteczki ciemnej materii, które anihilują się ze sobą.
„Źródło tych pozytonów jest tajemnicą o ponad 40-letniej historii. Ale do wyjaśnienia pozytonów nie potrzeba żadnych egzotycznych elementów, takich jak ciemna materia”- mówi główny autor nowych badań, astrofizyk z Australian National University Roland Crocker.
Jego zdaniem źródłem tym mogą być supernowe - katastrofalne eksplozje gwiazd zdolne do wygenerowania ogromnej liczby pozytonów. Potwierdza to zdaniem naukowca fakt, gdzie najczęściej znajdowano te pozytony.
Crocker skupił się na supernowych podobnych do obiektu znanego jako SN 1991bg. Okazało się, że tego typu obiekty występują częściej w innych galaktykach, ale znacznie rzadziej niż zwykłe supernowe. W przeciwieństwie do większości zwykłych supernowych, które mogą zaćmiewać praktycznie wszystkie inne gwiazdy w galaktykach, badany typ supernowej nie wytwarza dużej ilości światła widzialnego i jest uważany za bardzo rzadki. I właśnie dlatego, zdaniem badacza, tak rzadko znajdowano go w Drodze Mlecznej.
Wcześniejsze badania sugerowały, że podobny rodzaj słabej supernowej może pojawić się, gdy dwa białe karły się połączą. Te ostatnie mają bardzo dużą gęstość i są rdzeniami martwych gwiazd (wielkości Ziemi), pozostawionych po tym, jak gwiazdy całkowicie wyczerpały swoje paliwo termojądrowe i utraciły swoje zewnętrzne warstwy. Większość gwiazd, w tym Słońce, pewnego dnia stanie się białymi karłami.
Film promocyjny:
Wracając do supernowych typu SN 1991bg, należy zauważyć, że pojawiają się one szczególnie wtedy, gdy zderzają się dwa białe karły o niewielkiej masie, jeden bogaty w rezerwy węgla i tlenu, a drugi w hel. Chociaż gatunek ten jest rzadki wśród supernowych, jest w stanie wytworzyć ogromne ilości radioaktywnego izotopu znanego jako tytan-44. I to on wyróżnia te pozytony, które astronomowie odkryli w całej Drodze Mlecznej.
W czasie, gdy większość supernowych rodzi się z młodych i masywnych gwiazd, obiekty takie jak SN 1991bg najczęściej znajdują się w regionach, w których przeważają starsze gwiazdy między 3 a 6 miliardami lat. Ta różnica wieku może wyjaśniać, dlaczego wcześniej odkryte pozytony obserwowano głównie w środkowym słupku Drogi Mlecznej, który zawiera dużą liczbę starych gwiazd, niż w zewnętrznym dysku galaktycznym.
Crocker zauważa tutaj również, że inne źródła mogą być odpowiedzialne za pojawienie się pewnej ilości pozytonów.
„Chociaż nie jest to konieczne, biorąc pod uwagę, że obiekty typu SN1991bg są w stanie samodzielnie wyjaśnić całą fenomenologię pozytonów. Niedawne dowody wskazują, że źródło pozytonów jest ściśle związane z centrum galaktyki. W naszym modelu wyjaśnia to fakt, że stare gwiazdy są w większości rozproszone w promieniu 200 parseków (około 650 lat świetlnych) wokół centrum galaktyki w postaci supermasywnej czarnej dziury. Niemniej jednak byłoby bardzo interesujące rozważenie samej czarnej dziury jako dodatkowego źródła”- podsumowuje Crocker.
NIKOLAY KHIZHNYAK