Suurin osa Linnunradan galaksin tilaamme täyttävistä antimaterioista voi olla kuolleiden tähtijen jäänteitä, uusi tutkimus toteaa. Tutkijoiden mukaan heidän työnsä pystyy ratkaisemaan astrofysiikan mysteerin, joka on ollut olemassa yli 40 vuotta.
Jokaisella tavallisen aineen hiukkasella on antipodi - antimateria, jolla on sama massa, mutta samalla samanlainen varaus. Esimerkiksi negatiivisesti varautuneen elektronin vastahiukkasella on positiivisesti varautunut positroni. Kun hiukkaset ja hiukkaset törmäävät, se johtaa niiden tuhoamiseen (tuhoamiseen) ja voimakkaaseen energian vapautumiseen. Vain yksi gramma antimateriaa, joka törmää yhteen grammaan tavallista ainetta, pystyy aiheuttamaan räjähdyksen, jossa energian vapautumisaste on kaksi kertaa korkeampi kuin Hiroshimalle pudotetun pommin räjähdyksessä.
Yli 40 vuotta sitten tutkijat päättivät ensin, että positronien tuhoamisen aikana emittoidut gammasäteet vapautuvat tuolloin galaksin kaikkiin suuntiin. Tämän löytön perusteella oletettiin, että joka toinen sekunti Linnunradan sisällä hävittää 10 ^ 43 positronia (yhdessä 43 nollan kanssa). Sama tutkimus osoitti, että useimpien näiden positronien läsnäolo määritettiin galaktisessa keskuksessa (keskimmäisellä palkilla) eikä itse galaktisella levyllä, huolimatta siitä, että sauva sisältää alle puolet koko Linnunradan massasta.
On oletettu, että näiden positronien säteilylähde on tähteiden syntetisoima radioaktiivinen aine. Seuraavien vuosikymmenien aikana tutkijat eivät kuitenkaan koskaan pystyneet selvittämään tähtiä, joka kykenee tuottamaan tällaisen määrän antimateriaa. Myöhemmin tehtiin toinen oletus: positronien poistuminen voidaan luoda harvinaisilla lähteillä, kuten supermassiivisilla mustilla reikillä, jotka sijaitsevat useimmissa galaktisissa keskuksissa, sekä tumman aineen hiukkasilla, jotka tuhoavat toisiaan.
”Näiden positronien lähde on mysteeri, jolla on yli 40 vuoden historia. Mutta positronien selittämiseksi ei tarvitse mitään eksoottisia elementtejä, kuten tummaa ainetta”, sanoi uuden tutkimuksen pääkirjailija, Australian kansallisen yliopiston astrofysiikka Roland Crocker.
Hänen mukaansa tämä lähde voi olla supernoovat - katastrofaaliset räjähdykset tähdistä, jotka pystyvät tuottamaan valtavan määrän positroneja. Tätä tutkijan mukaan vahvistaa se tosiasia, missä nämä positronit löydettiin useimmiten.
Crocker keskittyi supernooviin, jotka ovat samanlaisia kuin kohde, joka tunnetaan nimellä SN 1991bg. Tämän tyyppinen esine, kuten kävi ilmi, on yleisempää muissa galakseissa, mutta paljon harvemmin kuin tavalliset supernovat. Toisin kuin useimmat tavalliset supernovat, jotka voivat pimennä käytännöllisesti katsoen kaikkia muita galaksien tähtiä, tutkittavana oleva supernovan tyyppi ei tuota suurta määrää näkyvää valoa, ja sitä pidetään erittäin harvinaisena. Ja siksi tutkijan mukaan sitä löydettiin niin harvoin Linnunradalta.
Aikaisemmat tutkimukset ovat viitanneet siihen, että samanlainen heikko supernova voisi ilmetä, kun kaksi valkoista kääpiötä sulautuisi yhteen. Jälkimmäisillä on erittäin suuri tiheys ja ne edustavat kuolleiden tähtiä (maan kokoa), jotka jäävät sen jälkeen, kun tähdet ovat kokonaan kuluttaneet lämpöydinpolttoaineensa ja menettäneet ulkokerroksensa. Suurimmasta osasta tähtiä, aurinko mukaan lukien, tulee yhtenä päivänä valkoisia kääpiöitä.
Mainosvideo:
Palaamalla SN 1991bg -tyyppisiin supernooviin, on huomattava, että ne ilmestyvät erityisesti, kun kaksi pienimassan valkoista kääpiötä törmää yhteen, joista toinen on rikas hiili- ja happivarannoissa ja toinen heliumin kanssa. Huolimatta siitä, että supernovat ovat harvinaisia, tämä laji pystyy tuottamaan valtavia määriä titaani-44 -nimistä radioaktiivista isotooppia. Ja juuri hän erottaa ne positronit, jotka tähtitieteilijät ovat löytäneet koko Linnunradan.
Aikana, jolloin suurin osa supernoovista syntyy nuorista ja massiivisista tähtiä, SN 1991bg: n kaltaisia esineitä löytyy useimmiten alueilta, joilla vanhemmat tähdet ovat 3–6 miljardia vuotta vanhoja. Tämä ikäero selitti, miksi aiemmin löydettyjä positroneja havaittiin lähinnä Linnunradan keskimmäisellä palkilla, joka sisältää paljon vanhoja tähtiä, kuin ulkoisella galaktisella levyllä.
Crocker huomauttaa tässä myös, että muut lähteet voivat olla vastuussa tietyn määrän positronien esiintymisestä.
Vaikka tämä ei ole välttämätöntä, koska SN1991bg-tyyppiset esineet kykenevät selittämään itsenäisesti positronien koko fenomenologian. Viimeaikaiset todisteet osoittavat, että positronilähde on tiukasti sidottu galaksin keskipisteeseen. Mallissamme tämä selitetään sillä, että vanhat tähdet ovat pääosin hajallaan 200 parssensin (noin 650 valovuoden) säteellä galaktisen keskuksen ympäri supermassiivisen mustan aukon muodossa. Siitä huolimatta olisi erittäin mielenkiintoista pitää itse mustaa reikää lisälähteenä”, Crocker päättää.
NIKOLAY KHIZHNYAK