צוות אסטרופיסיקאים פתר את תעלומת תפוצת קרני הגמא בגלקסיית שביל החלב שלנו. בעוד שחוקרים מסוימים חשבו שההפצה מציעה סוג של "חומר אפל" בלתי ניתן להבחנה, הצוות מאוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו הציע הסבר על סמך מודלים פיזיקליים סטנדרטיים של הגלקסיה.
בשני מאמרים מדעיים נפרדים, שהאחרון שבהם מופיע בגיליון ה- 10 ביולי של כתב העת Physical Review Letters, האסטרופיזיקאים מראים כי ניתן להסביר את ההפצה הזו של קרני גאמה בדרך של "אנטי-פוזיטרונים" נגד הריקבון הרדיואקטיבי של אלמנטים, נוצר על ידי פיצוצים גדולים בכוכב בגלקסיה, מתפשטים דרך הגלקסיה. פירוש הדבר, כך אמרו המדענים, ההפצה הנצפית של קרני הגמא אינה עדות לחומר אפל.
"אין תעלומה גדולה", אמר ריצ'רד לינגנפלטר, מדען מחקר במרכז UST סן דייגו לאסטרופיסיקה ומדעי החלל, שערך את המחקרים עם ריצ'רד רוטשילד, מדען מחקר גם ב- UCSD, וג'יימס היגדון, פרופסור לפיזיקה בקלרמונט. מכללות. "ההתפלגות הנצפית של קרני הגמא היא למעשה די בקנה אחד עם התמונה הסטנדרטית."
במהלך חמש השנים האחרונות, מדידות קרני הגמא מהלוויין האירופי INTEGRAL גרמו לאסטרונומים מבולבלים, מה שהביא חלקם לטעון כי הייתה "תעלומה גדולה" מכיוון שההפצה של קרני הגמא הללו על חלקים שונים בגלקסיית שביל החלב לא הייתה כצפוי.
כדי להסביר את מקור התעלומה הזו, כמה אסטרונומים העלו השערה על קיומם של צורות שונות של חומר אפל, שהאסטרונומים חושדים שקיימים - מההשפעות הכבידות הלא שגרתיות על חומר גלוי כמו כוכבים וגלקסיות - אך עדיין לא מצאו.
מה שידוע בוודאות הוא שהגלקסיה שלנו - ואחרים - מלאים בחלקיקים תת-אטומיים זעירים המכונים פוזיטרון, המקבילה למניעת חומרים אלקטרונים טיפוסיים ויומיומיים. כאשר אלקטרון ופוזיטרון נתקלים זה בזה בחלל, שני החלקיקים מתחדשים והאנרגיה שלהם משתחררת כקרני גאמה. כלומר האלקטרון והפוזיטרון נעלמים ונראים שניים או שלושה קרני גאמה.
"פוזיטרונים אלה נולדים כמעט במהירות האור, ונוסעים אלפי שנות אור לפני שהם מאטים מספיק בענני גז צפופים כדי שיהיה להם סיכוי להצטרף עם אלקטרון להשמדה בריקוד מוות", מסביר היגדון. האטתם מתרחשת בגלל גרירת חלקיקים אחרים במהלך מסעם בחלל. המסע שלהם מונע גם מהתנודות הרבות בשדה המגנטי הגלקטי שמפזרות אותם קדימה ואחורה בזמן שהם עוברים. כל זה צריך לקחת בחשבון בחישוב המרחק הממוצע בו היו נוסעים הפוזיטרונים ממקומות הלידה שלהם בפיצוצי סופרנובה. "
"כמה פוזיטרונים פונים לכיוון מרכז הגלקסיה, חלקם לעבר החלקים החיצוניים של שביל החלב המכונה ההילה הגלקטית, וחלקם נתפסים בזרועות הספירלה", אמר רוטשילד. "בעוד שחישוב זה לפרטי פרטים הוא עדיין הרבה מעבר למחשבי העל המהירים ביותר, יכולנו להשתמש במה שאנחנו יודעים על איך אלקטרונים עוברים ברחבי מערכת השמש ומה ניתן להסיק בנסיעותיהם במקום אחר כדי להעריך כיצד מקביליהם נגד החומר מחלחלים לגלקסיה . "
המדענים חישבו כי מרבית קרני הגמא צריכות להיות מרוכזות באזורים הפנימיים של הגלקסיה, ממש כפי שנצפה בנתוני הלוויין, כך דיווח הצוות בעיתון שפורסם בחודש שעבר בכתב העת Astrophysical.
"ההתפלגות הנצפית של קרני הגמא עולה בקנה אחד עם התמונה הסטנדרטית שבה המקור לפוזיטרונים הוא התפרקות רדיואקטיבית של איזוטופים של ניקל, טיטניום ואלומיניום המיוצרים בפיצוצי סופרנובה של כוכבים מאסיביים יותר מהשמש", אמר רוטשילד.
במאמר המלווה שלהם בגיליון מכתבי ביקורת גופנית השבוע, מדגישים המדענים כי הנחה בסיסית של אחת ההסברים האקזוטיים יותר לתעלומה כביכול - דעיכה או השמדה של חומר אפל - היא לקויה, מכיוון שהיא מניחה שהפוזיטרונים מחסלים מאוד קרוב לכוכבים המתפוצצים שמהם מקורם.
"הדגמנו בבירור שזה לא המקרה, וההפצה של קרני הגמא שנצפתה על ידי לוויין קרני הגמא לא הייתה גילוי או אינדיקציה לסימן 'אות חומר אפל'", אמרה לינגנפלטר.
מקור: UC סן דייגו
