ASTRO: Antihmota v centru Galaxie
Pozorování pomocí evropské gama observatoře Integral (Interrnational Gamma-Ray Astrophysics Laboratory) významně snížila šanci, že antihmota pochází jen z anihilace nebo rozpadu astronomické temné hmoty.
Georg Weidenspointner (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics) a mezinárodní tým astronomů objevili oblak při analýze dat z Integralu pořízených během čtyř let. Mrak prozradilo gama záření, které vysílají jednotlivé složky antihmoty při setkání s „normální“ hmotou. Při anihilaci reaguje částice se svojí antičásticí – v tomto případě pozitrony s elektrony.
Důkazem anihilace pozitronu a elektronu je gama záření s energií 511 tisíc elektronvoltů (keV). Bouřlivá diskuse o původu těchto pozitronů se vede už od 70. let, kdy detektory na balónech objevily 511 keV gama záření, přicházející z centra naší Galaxie.
Podle některých astronomů pozitrony produkují vybuchující hvězdy. Při těchto mohutných explozích vznikají vysokoenergetické částice a některé z nich při rozpadu uvolňují pozitrony. Není jasné, zda tyto pozitrony mohou uniknout z pozůstatků hvězdy v množství dostatečném na to, aby se vysvětlila velikost pozorovaného mraku.
Jiní astronomové přemýšlejí, jestli za všechno nemohou exotičtější procesy. Dřívější studie měly k dispozici mnohem méně dat, proto byl pozitronový mrak sférický a „vycentrovaný“ do středu Galaxie. Takový tvar a pozice odpovídaly očekávanému rozložení temné hmoty v centru naší Galaxie. Pak by temná hmota anihilací nebo rozpadem do dvojic elektronů a pozitronů, které pak anihilují, produkovala gama záření.
Velkým problémem je, že jednotlivé částice temné hmoty by musely být mnohem lehčí, než předpokládá většina ostatních teorií.
Nové výsledky dávají astronomům nový důležitý klíč, který odmítá temnou hmotu jako původ antihmoty. Za galaktickým středem už oblak není sférický. Místo toho je „vychýlen“ od středu Galaxie na jednu stranu do dvojnásobné vzdálenosti než na druhou. Takové umístění je velmi neobvyklé, protože plyn uvnitř naší Galaxie je rozložen relativně rovnoměrně.
Stejně důležitý je objev, že i populace dvojhvězd je vůči středu Galaxie excentrická, což koresponduje s polohou mraku antihmoty. Tyto binární objekty, známé jako „tvrdé“ LMXB (hard Low Mass X-Ray Binary), vysílají vysokoenergetické rentgenové záření a jsou odpovědné za majoritní množství antihmoty.
LMXB je hvězdný systém s relativně normální hvězdou, kterou „požírá“ sousední hvězdná „mrtvola“, což je buď neutronová hvězda, nebo černá díra. Gravitační pole hvězdné „mrtvoly“ je tak silné, že si odtrhává plyn z normální hvězdy. Když tento plyn směřuje po spirále směrem k „mrtvole“, zahřívá se tolik, že v poli intenzivního záření mohou být spontánně vygenerovány dvojice pozitron-elektron. Emise 511 keV je pravděpodobně příliš slabá na to, aby Integral objevil jednotlivé LMXB.
„Jednoduché odhady naznačují, že asi polovina a možná všechna antihmota pochází z rentgenových dvojhvězd,“ říká Weidenspointner. Druhá polovina by mohla pocházet z obdobných procesů z okolí galaktické centrální černé díry a různých typů výbuchů hvězd. Podle Weidenspointnera je asymetrické rozložení LMXB neobvyklé, protože hvězdy jsou v Galaxii rozloženy více méně rovnoměrně. Je potřeba dalšího výzkumu, aby se určilo, jestli je pozorované rozložení skutečné.
Integral je v současností jediná mise, která může pozorovat 511 keV záření i LMXB.
„Spojení mezi LMXB a antihmotou není dosud prokázáno, ale je to konzistentní událost," říká Weidenspointner. Tento objev má pro astrofyziky velký význam, protože snižuje požadavek na přítomnost temné hmoty ve středu naší Galaxie.
Článek byl publikován 10. ledna v Nature (Georg Weidenspointner et al.: „An asymmetric distribution of positrons in the galactic disk revealed by gamma rays“).
Další obrázky: www.esa.int
Zdroj: www.sciencedaily.com
Další události komentovány na www.astro.cz
Publikováno s laskavým svolením České astronomické společnosti.
