Jauns pavērsiens tumšās matērijas stāstā?
Publicēts: 20.12.2017
Šis stāsts sākās 2014.gadā, kad astronoma Ezras Bulbula vadītā pētnieku grupa, analizējot Perseja galaktiku kopu Čandras un XMM-Newton teleskopu iegūtajos datos, atklāja pīķi ļoti specifiskā enerģijas diapazonā - 3,5 keV (kiloelektronvolti). Šīs emisiju līnijas intensitāti ir praktiski neiespējami izskaidrot ar agrāk novērotajiem vai prognozētajiem astronomiskajiem fenomeniem. Tolaik kā iespējamais skaidrojums tika piedāvāta tumšā matērija. Bulbuls ar kolēģiem ziņoja, ka 3,5 keV līnija ir novērota vēl 73 galaktiku kopās.
Situācija kļuva vēl interesantāka, kad tikai nedēļu vēlāk pēc Bulbula grupas publikācijas, cita pētnieku komanda Alekseja Bojarska vadībā ziņoja par 3,5 keV emisijas līniju, kura tika reģistrēta galaktikā M31 un Perseja galaktiku kopas nomalē. Vēlāk dažos novērojumos izdevās konstatēt 3,5 keV līniju, bet citos novērojumos to nemanīja.
Šķita, ka debate tika atrisināta 2016.gadā, kad Hitomi nereģistrēja 3,5 keV emsijas līniju Perseja galaktiku kopā.
Tomēr daži zinātnieki neuzskatīja, ka noslēpums ir atminēts. Džozefa Konlona vadītā zinātnieku komanda pamanīja, ka Hitomi teleskopa attēli ir neskaidrāki nekā varēja iegūt ar Čandra teleskopu. Tas nozīmē, ka Hitomi dati patiesībā ir divu atšķirīgu avotu rentgenstaru signālu summa. Pirmais signāls nāca no difūzā gāzu apvalka, kas ieskauj milzu galaktiku kopas centrā. Otrs rentgenstaru avots ir šīs pašas milzu galaktikas centrā esošā supermasīvā melnā cauruma tuvākā apkaime. Čandras teleskopam ir "asāka redze", kas ļauj nodalīt šos divus avotus.
Var pieņemt, ka Bulbula vadītajai grupai bija izdevies izolēt rentgenstaru signālu no karstās gāzes, novācot punktveida avotu signālus, tai skaitā arī rentgenstarus, kuru avots ir supermasīvajam melnajam caurumam piekļautie reģioni.
Lai saprastu, vai šai niansei ir kāda nozīme, Oksfordas zinātnieku komanda atkārtoti veica Čandras teleskopa 2009. gadā fotografētās Perseja galaktikas kopas attēla analīzi, pievērošot uzmanību tieši apgabalam, kas atrodas supermasīvā melnā cauruma tuvumā. Konlons ar kolēģiem atklāja kaut ko pārsteidzošu. Viņi konstatēja nevis 3,5 keV emisijas līnijas pīķi, bet gan drīzāk tās iztrūkumu. Tas liek domāt, ka kaut kas Perseja kopā absorbē enerģiju šajā diapazonā.
Atveidojot Hitomi redzēto spektru, papildinot Čandras un XMM-Newton teleskopu novēroto pīķi ar datiem, kas iegūti no supermasīvajam melnajam caurumam tuvās apkārtnes, tika iegūts rezultāts, kas saskan ar Hitomi novērojumiem.
Izaicinājums ir izskaidrot šo fenomenu - rentgenstaru absorbciju, kad tiek novērots melnais caurums, un tās pašas enerģijas rentgenstaru emisija, kad tiek pētīta karstā gāze, skatoties lielākos leņķos virzienā prom no supermasīvā melnā cauruma.
Līdzīgu uzvedību, bet citos enerģijas diapazonos, novēro astronomi, kas pēta zvaigznes un gāzu mākoņus ar optiskajiem teleskopiem. Zvaigznēm, kuras ieskauj gāzu un putekļu mākoņi, raksturīgas absorbcijas līnijas, kas rodas, kad zvaigznes gaismu specifiskos viļņu garumos absorbē apkārtējie mākoņi. Atomi no zemākas enerģijas līmeņa pāriet augstākā un pēc tam atgriežas iepriekšējā līmenī, izstarojot konkrētas enerģijas gaismu visos virzienos. Savukārt, ja novērotu tikai mākoni, izslēdzot no novērojumiem zvaigzni, tiktu novērota tikai emisija.
Konlona vadītā pētnieku grupa uzskata, ka tumšās matērijas daļiņas varētu būt atomu analogi šajā gadījumā. Šo daļiņu divu enerģijas līmeņu starpība ir novērotie 3,5 keV, tādejādi iespējams novērot absorbcijas līniju šajā diapazonā supermasīvā melnā cauruma tuvumā, bet emisijas līniju, ja tiek analizēta karstā gāze.
"To nav vienkārši iztēloties, bet iespējams, ka mēs esam atraduši skaidrojumu neparastajam rentgenstaru signālam Perseja galaktiku kopā un ieguvuši norādi par tumšās matērijas patieso dabu," skaidroja pētījuma līdzautors Nikolass Dženings.
Lai papildinātu šo stāstu, zinātniekiem jāturpina Perseja un tam līdzīgu kopu pētījumi.
"Es nedomāju, ka šajā stāstā iespējams pusceļš, ja tiek meklētas atbildes uz vienu no lielākajiem zinātnes jautājumiem," secināja Konlons.
Chandra X-ray Center
Komentāri
cydonia tieši 20.12.2017 domāja šādi:
drosmīgi. tumšās matērijas daļiņas vietā piedāvāt tumšos atomus. tb, iespējams tas nozīmē arī tumšos elektronus, tumšos protonus, tumšos neitronus, un tumšos kavrkus no kuiem tie veidoti. šādā veidā viņi piedāvā tumšo pasauli, kura ziņkārīgi domā kas varētu būt tie 4% iztrūkstošās masas ko viņi nekādi nevar saskatīt.
bez tam, viņi operē ar karsto tumšo matēriju, kas nav patreiz vispārpieņemtais concordance model, tb, ne lambda-cdm.
bez tam, tā vai citādi, viņi to novero em spektrā, kas nozīmē ka, lai kas tas nebūtu, tas pēc definīcijas nav tumšs.
nesaku ka tas ir sviests. esmu atvērts visādām drosmīgām idejām. sevišķi tāpēc, ka nevaram atrast to tumšo matēriju, lai kā censtos. bet tas ko viņi piedāvādā pagaidām ir vismaz nesaprotami. tad jau labāk mond.
Jupis tieši 12.01.2018 domāja šādi:
cydonia, neuzmeties par ekspertu, tur, kur neesi eksperts. Rakstā netiek argumentēts par karstu tumšo matēriju vai tumšajiem atomiem. Vienīgais prātīgais vārds no Tevis šeit ir, ka tumšā matērija varbūt nemaz nav tumša.
Jupis tieši 12.01.2018 domāja šādi:
Te ir sākotnējais Bulbula raksts. >400 atsauces uz tik nesenu publikāciju liecina, ka tas nekādā ziņā nav "vismaz nesaprotams"
http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0004-637X/789/1/13/pdf
Attiecīgais pētījums ar Hitomi kosmosa teleskopu:
https://arxiv.org/pdf/1607.07420.pdf
Un Konlona raksts:
https://arxiv.org/pdf/1608.01684.pdf