Карта неба із найкращою моделлю «гало + диск» 511 кЕВ гамма-випромінювання. Кредит зображення: INTEGRAL. Натисніть, щоб збільшити
Позитрон, аналог проти матерії електрону, був передбачений Полем Діраком - у той час революційним - квантовим хвильовим рівнянням електрона. Через кілька років, у 1932 році, Карл Андерсон відкрив позитрон в космічних променях, а Дірак отримав Нобелівську премію в 1933 році, а Андерсон в 1936 році.
Коли позитрон зустрічається з електроном, вони знищуються, виробляючи два гамма-промені. Однак іноді знищенню передує утворення позитронію, який схожий на атом водню з протоном, заміненим на позитрон (позитроній має власний символ, Ps). Позитроній буває двох форм, нестабільний і розпадається на дві гами (протягом приблизно 0,1 наносекунд) або три (протягом приблизно 100 наносекунд).
Астрономи з 1970-х років знають, що у Всесвіті повинно бути багато позитронів. Чому? Тому що, коли позитрон і електрон знищуються, щоб дати дві гами, обидві мають однакову довжину хвилі, приблизно 0,024 Å або 0,0024 нм (астрономи, як фізики частинок, не говорять про довжину хвиль гамма-променів, вони говорять про свою енергію; 511 кеВ у цьому випадку). Тож, якщо дивитися на небо з гамма-випромінюванням - зверху атмосфера звичайно! - ви знаєте, що було багато позитронів, тому що ви можете бачити безліч гамм одного "кольору", 511 кеВ (це схоже на висновок, що у Всесвіті багато водню, помітивши багато червоної (1,9 еВ) Н-альфи в нічне небо).
Із спектру розкладу позитронію три гами порівняно з інтенсивністю лінії 511 кЕВ астрономи чотири роки тому вияснили, що близько 93% позитронів, знищення яких ми бачимо, утворюють позитроній до їх розпаду.
Скільки позитронію? У виступу Чумацького Шляху щосекунди знищується близько 15 мільярдів (тисяч мільйонів) тонн позитронів. Це така ж маса, як електрони в десятках трильйонів тонн речі, до якої ми звикли, як скелі або вода; приблизно стільки ж, скільки в середньому астероїді, 40 км поперек.
Аналізуючи оприлюднені загальнодоступні дані INTEGRAL (коштують приблизно рік), J? Rgen Kn? Dlseder та його колеги встановили, що:
- Позитрони, які знищуються на диску «Чумацький Шлях», швидше за все, походять від розпаду бета + (тобто позитрон) ізотопів Алюміній-26 і Титан-44, які самі вироблялися в останніх наднових (пам’ятайте, астрономи називають ще 10 мільйонів років тому 'останній')
- однак є більше позитронів, які знищуються в опуклі Чумацькому Шляху, ніж у диску, в п'ять разів
- там, схоже, немає жодних "точкових" джерел.
Звичайно, для вченого INTEGRAL "точкове" джерело не має такого ж значення, як це для астронома-аматора! Гамма-зір у позитронієвій лінії неймовірно розмитий, предмет, шість Місяць (3?) Буде схожий на "крапку"! Тим не менш, Кндлседер та його команда айтрофізичних сутутів здатні сказати, що "жоден із джерел, які ми шукали, не показав значного потоку 511 кэВ"; ці 40 «звичайних підозрюваних» включають пульсари, квазари, чорні діри, залишки наднових зон, райони, що утворюють зірки, багаті кластери галактик, супутникові галактики та блазари. Але вони все ще дивляться: "Ми дійсно [планували,] присвятили INTEGRAL спостереження за звичайними підозрюваними, такими як наднові типу Ia (SN1006, Tycho) та LMXB (Cen X-4), які можуть допомогти вирішити цю проблему. . "
Отже, звідки беруться 15 мільярдів тонн позитронів, що знищуються щосекунди у випинанні? "Для мене найважливіше в знищенні позитронного - це те, що головне джерело досі залишається загадкою", - каже Кнділседер. "Ми можемо пояснити слабке випромінювання з диска розпадом Алюмінію-26, але основна маса позитронів знаходиться в області опуклості Галактики, і у нас немає джерела, яке б легко пояснило всі спостережні характеристики. Зокрема, якщо порівнювати небо 511 кеВ з небом, яке спостерігається на інших довжинах хвиль, ви визнаєте, що небо 511 кеВ є унікальним! Немає іншого неба, яке б нагадувало те, що ми спостерігаємо ».
Команда INTEGRAL вважає, що вони можуть виключати масивні зірки, колапси, пульсари чи космічні взаємодії променів, бо якби вони були джерелом позитронів опуклості, то диск був би набагато яскравішим у світлі 511 кэВ.
Позитрони опуклості можуть надходити з рентгенівських зображень малої маси, класичної нової або наднової типу 1а через різноманітні процеси. Завданням у кожному конкретному випадку є зрозуміти, як достатня кількість створених ними позитронів може вижити досить довго після цього і розсіятися досить далеко від місць народження.
А як з космічними струнами? Незважаючи на те, що недавній документ Tanmay Vachaspati, який пропонує їх як можливе джерело опуклості позитронів, вийшов занадто недавно для Kn? Dlseder та ін. вважати за їхній документ: "Однак для мене не очевидно, що у нас є достатньо спостережних обмежень, щоб стверджувати, що космічні струни становлять 511 кэВ; ми навіть не знаємо, чи існують космічні рядки. Потрібна була б унікальна характеристика космічних рядків, які виключають усі інші джерела, і сьогодні я думаю, що ми далеко від цього ».
Мабуть, найбільш хвилююче, позитрони можуть походити від знищення частинки темної речовини низької маси та її античастинки, або як Kn? Dlseder та ін. висловлюють це знищення світлої темної речовини (1-100 МеВ), як нещодавно запропонували Boehm et al. (2004), мабуть, найекзотичніше, але й найвибагливіше кандидатське джерело галактичних позитронів ». Темна матерія навіть екзотичніша, ніж позитроній; темна матерія не є антиматеріалом, і ніхто не зміг її захопити, не кажучи вже про вивчення в лабораторії. Астрономи визнають, що це всюдисущність, а відстеження її природи є однією з найгарячіших тем як у астрофізиці, так і у фізиці частинок. Якщо мільярди тонн в секунду позитронів, які знищені в опуклості Чумацького Шляху, не могли походити від класичних нових або термоядерних наднових, то, можливо, винна стара темна речовина.
