Salaperäinen pimeä aine ei ole näkyvissä minkään kantaman kaukoputkien kautta. Se ilmenee vain painovoiman vaikutuksena tavalliseen aineeseen. Tätä surullista totuutta näyttää olevan harkittava uudelleen. Tutkijoiden iloksi.
Kaukaisessa galaksiryhmässä jotain absorboi ja lähettää uudelleen tietyn energian röntgensäteitä. Ja tämä ei voi olla tavallinen aine. Tämä johtopäätös tehdään tutkimuksessa, jonka julkaisi tutkimusryhmä, jota johti Joseph P. Conlon Oxfordin yliopistosta. Teos on saatavana arXiv.org-esipainosivustolla.
Tutkimustiedotteen mukaan tämä etsivä tarina alkoi vuonna 2014. Sitten tieteellinen ryhmä, jota johti Ezra Bulbul (Esra Bulbul) Harvard-Smithsonianin astrofysiikan keskuksesta Cambridgessa, löysi oudon ilmiön. Perseus-klusterina tunnetun galaksiryhmän röntgensäteily osoitti spektrispäästölinjan, jonka energia oli 3,5 keV. Tulos saatiin XMM-Newton- ja Chandra-teleskooppien instrumenteilla. Sama linja löydettiin 73 muun galaksiryhmän säteilystä, jotka XMM-Newton-teleskooppi on tallentanut.
Vain viikko tämän tuloksen julkaisemisen jälkeen toinen ryhmä, jota johti Alexey Boyarsky Alankomaiden Leidenin yliopistosta, ilmoitti havaitsevansa samaa linjaa M31-galaksin säteilyssä ja Perseus-klusterin laitamilla samalla XMM-Newton-instrumentilla.
Mikään tunnettu astrofyysinen prosessi ei johda tällaisen viivan muodostumiseen. Siksi tähtitieteilijät ovat ehdottaneet käsittelevänsä salaperäisen pimeän aineen säteilyä.
Monet tähtitieteilijät ovat yrittäneet toistaa nämä havainnot, mutta salaperäinen viiva löydettiin, mutta sitten ei. Tämä sai epäilijät spekuloimaan, että tutkijoilla oli virhe laitteen käytössä tai tietojenkäsittelyssä.
Vuonna 2016 uusi japanilainen teleskooppi Hitomi, joka on erityisesti suunniteltu tarkkailemaan röntgenspektrilinjoja, ei pystynyt havaitsemaan Perseus-klusterin säteilyssä olevaa 3,5 keV: n linjaa. Vaikuttaa siltä, että asia oli lopullisesti päättynyt. Mutta se oli vain yksi juoni.
Conlonin joukkue huomasi, että Hitomin kuvat olivat paljon vähemmän teräviä kuin Chandran kuvat. Siksi Perseus-klusterin kuvassa signaali sekoitettiin kahdesta lähteestä: kuumasta kaasusta peräisin oleva säteily massiivisen galaksin ympärillä klusterin keskellä ja valo, joka lähtee supermassiivisen mustan aukon läheisyydestä tämän galaksin keskellä.
Mainosvideo:
Selkeämmät kuvat Chandrasta mahdollistavat näiden lähteiden panoksen erottamisen. Tätä hyödyntämällä kirjoittajat pystyivät analysoimaan erikseen mustan aukon vaikutuksen ja kuuman kaasun säteilyn.
Saatuaan käsiinsä "Chandran" varhaiset havainnot, jotka tehtiin vuonna 2009, he löysivät yllättävän asian: 3,5 keV: n spektriviiva havaittiin, mutta kaasun lähettämissä "röntgensäteissä" se oli säteilylinja, ja mustan aukon säteilyssä - viiva imeytyminen! Kuten kävi ilmi, Hitomi-teleskooppi sekoitti kahden lähteen panoksen, minkä seurauksena linjat kompensoivat toisiaan, joten niitä ei havaittu. Tutkijat varmistivat tämän suorittamalla asianmukaiset laskelmat.
Mutta miten on, että tähtitieteilijät tarkkailemalla mustan aukon "suoraan silmiin" havaitsevat kvanttien imeytymisen 3,5 keV: n energialla ja tarkkailemalla riittävän kaukana olevaa kaasua, he saavat säteilyn näiden kvanttien muodossa?
Tämä ilmiö on pitkään ollut tiedossa optisten teleskooppien parissa työskentelevien asiantuntijoiden kanssa. Kuvittele tähti, joka on suojattu meiltä kaasupilven avulla. Kaasu absorboi tietyn energian kvantteja ja säteilee niitä välittömästi uudelleen. Mutta tämä säteily tapahtuu kaikkiin suuntiin: takaisin tähtiin, kohtisuorassa linjaan "tähti - tarkkailija" (näköyhteys, kuten asiantuntijat sanovat), ja niin edelleen. Siksi katsomalla suoraan tähtiä löydämme absorptioviivan, koska osa tähtien tämän energian lähettämistä kvanteista ei saavuta meitä.
Kääntymme nyt ylpeänä tähdestä ja käännämme katseemme pilven siihen osaan, joka on sen "sivulle". Nämä kaasuatomit absorboivat myös tähden säteilyä ja lähettävät sen myös uudelleen. Mutta tällä kertaa emme näe itse tähden valoa, se leviää suuressa kulmassa näköyhteyteen nähden. Mutta näemme sen osan absorboidusta valosta, jonka kaasu lähettää suuntaan (loppujen lopuksi se lähettää valoa kaikkiin suuntiin tasaisesti). Siksi, kun tarkastelemme näitä kaasun "sivualueita", näemme säteilyviivan!
Kaikki näyttää siltä, että on hienoa. Ja supermassiivisen mustan aukon läheisyys tuottaa todellakin kvantteja, joiden energia on 3,5 keV, samoin kuin kvantteja monia muita energioita laajasta alueesta. Mutta juuri kuvatun kuvan toistamiseksi meidän on oletettava, että galaksin ympärillä olevan kuuman kaasun pilvessä on jotain, joka absorboi tämän energian kvantteja ja säteilee sitten niitä uudelleen. Ja kuten edellä mainittiin, tavalliset aineet eivät yksinkertaisesti voi tehdä tätä!
Joten, onko se vielä pimeää ainetta? Conlon ja hänen kollegansa ajattelevat niin. He jopa kehittivät oman mallinsa tästä salaperäisestä aineesta, joka toistaa tämän käyttäytymisen. Kirjoittajat eivät kuitenkaan vielä alenna virheen muunnosta. Myöhempien tutkimusten pitäisi lopulta selventää asiaa.