Viso dangaus žemėlapis, kuriame geriausiai tinka 511 keV gama spinduliuotės spinduliuotės 'halo + diskas' modelis. Vaizdo kreditas: INTEGRAL. Spustelėkite norėdami padidinti.
Pozitroną, anti-materijos atitikmenį elektronui, numatė Paulo Diraco - tuo metu revoliucijos metu - elektrono kvantinių bangų lygtis. Po kelerių metų, 1932 m., Carlas Andersonas atrado pozitroną kosminiuose spinduliuose, o Diracas gavo Nobelio premiją 1933 m., O Andersonas 1936 m.
Kai pozitronas susitinka su elektronu, jie sunaikinami ir sukuria du gama spindulius. Tačiau kartais prieš sunaikinimą susidaro pozitronis, kuris yra tarsi vandenilio atomas, o protonas yra pakeistas pozitronu (pozitronis turi savo simbolį, Ps). Pozitronis būna dviejų formų, yra nestabilus ir skyla į dvi gamas (maždaug per 0,1 nanosekundės) arba tris (per maždaug 100 nanosekundžių).
Astronomai nuo 1970-ųjų žinojo, kad visatoje turi būti daug pozitronų. Kodėl? Nes kai pozitronas ir elektronas sunaikina du gama, abu turi vienodą bangos ilgį, apie 0,024 Å arba 0,0024 nm (astronomai, kaip ir dalelių fizikai, nekalba apie gama spindulių bangų ilgį, jie kalba apie savo energiją; 511). keV šiuo atveju). Taigi, jei į dangų žiūrite gama spinduliuote - žinoma, iš viršaus atmosfera! - žinote, kad buvo daug pozitronų, nes galite pamatyti daug vienos spalvos, 511 keV, gama (tai panašu į išvadą, kad visatoje yra daug vandenilio, pastebėjus daug raudonos (1,9 eV) H alfa naktinis dangus).
Remdamiesi pozitronio trijų gamų skilimo spektru, palyginti su 511 keV linijos intensyvumu, astronomai prieš ketverius metus nustatė, kad apie 93% pozitronų, kurių sunaikinimą mes matome, sudaro pozitronį prieš jiems suskaidant.
Kiek pozitronio? Pieno kelio bulvėje kas sekundę sunaikinama apie 15 milijardų (tūkstančių milijonų) tonų pozitronų. Tai yra tiek pat masė, kiek elektronų dešimtimis trilijonų tonų daiktų, prie kurių esame įpratę, pavyzdžiui, uolos ar vanduo; maždaug tiek, kiek vidutinio dydžio asteroide, per 40 km.
Analizuodamas viešai skelbiamus INTEGRAL duomenis (verti maždaug vienerių metų), J rgen Kn? Dsederis ir jo kolegos nustatė, kad:
- Positronai, kurie naikinami Paukščių Tako diske, greičiausiai atsiranda dėl aliuminio-26 ir titano-44 izotopų beta + (ty pozitronų) skilimo, kurie patys buvo gaminami paskutinėse supernovose (atminkite, astronomai vadina net prieš 10 milijonų metų) „neseniai“)
- Vis dėlto yra daugiau pozitronų, sunaikintų Paukščių Tako pylime nei diske - penkis kartus
- panašu, kad nėra jokių „tikslių“ šaltinių.
INTEGRALUS mokslininkas, žinoma, „taškinis“ šaltinis neturi visiškai tokios pačios reikšmės kaip astronomas mėgėjas! Gama spinduliuotės matymas pozitronio linijoje yra neįtikėtinai neryškus, objektas, kurio skersmuo yra 3 mėnuliai (3?), Atrodytų kaip „taškas“! Nepaisant to, Kn? Dlsederis ir jo astrofizikos komanda gali pasakyti, kad „nė vienas iš šaltinių, kurių ieškojome, neparodė reikšmingo 511 keV srauto“; Šie 40 „įprastų įtariamųjų“ apima pulsarius, kvazarus, juodąsias skylutes, supernovų liekanas, žvaigždes formuojančius regionus, turtingas galaktikų grupes, palydovines galaktikas ir blazarus. Tačiau jie vis dar ieško: „Mes iš tikrųjų [planavome] skirtus įprastų įtariamųjų, tokių kaip Ia tipo supernovos (SN1006, Tycho) ir LMXB (Cen X-4), INTEGRALUS stebėjimus, kurie galėtų padėti išspręsti šią problemą. . “
Taigi iš kur atsiranda 15 milijardų tonų pozitronų, sunaikintų kas sekundę sprogimo vietoje? „Man svarbiausia, norint sunaikinti pozitroną, yra tai, kad pagrindinis šaltinis vis dar yra paslaptis“, - sako Kn? Dlsederis. Mes galime paaiškinti silpną disko sklidimą aliuminio-26 skilimu, tačiau didžioji dalis pozitronų yra galaktikos išsipūtimo vietoje, ir mes neturime šaltinio, kuris lengvai paaiškintų visas stebėjimo charakteristikas. Visų pirma, jei palyginsite 511 keV dangų su dangumi, stebėtu kituose bangos ilgiuose, jūs suprantate, kad 511 keV dangus yra unikalus! Nėra jokio kito dangaus, primenančio tai, ką mes stebime “.
INTEGRAL komanda mano, kad jie gali užkirsti kelią didžiulėms žvaigždėms, kollasarams, pulsarams ar kosminei spindulių sąveikai, nes jei tai būtų išsipūtimo pozitronų šaltinis, tada diskas būtų daug ryškesnis, esant 511 keV šviesai.
Išsikišę pozitronai gali būti gaunami iš mažos masės rentgeno spindulių dvejetainių plokštelių, klasikinių novų ar 1a tipo supernovų, naudojant įvairius procesus. Kiekvienu atveju reikia išsiaiškinti, kaip pakankamai jų sukurtų pozitronų galėtų išgyventi pakankamai ilgai ir pasklisti pakankamai toli nuo savo gimtinės.
O kosminės stygos? Neseniai paskelbtas Tanmay Vachaspati dokumentas, siūlantis juos kaip galimą išsipūtimo pozitronų šaltinį, pasirodė labai neseniai Kn? Dlseder et al. apsvarstyti jų darbą: „Vis dėlto man nėra akivaizdu, kad turime pakankamai stebėjimo apribojimų teigti, kad kosminės stygos sudaro 511 keV; net nežinome, ar egzistuoja kosminės stygos. Reikėtų unikalios kosminių stygų savybės, kurios pašalina visus kitus šaltinius, ir šiandien, manau, mes esame toli nuo to “.
Galbūt labiausiai jaudina tai, kad pozitronai gali būti sunaikinti mažos masės tamsiosios medžiagos dalelę ir jos antidalelę arba kaip Kn? Dlseder et al. įdėkite jį į „sunkios tamsiosios medžiagos (1–100 MeV) sunaikinimą, kaip neseniai pasiūlė Boehm ir kt. (2004), yra turbūt egzotiškiausias, bet kartu ir įdomiausias kandidatas į galaktikos pozitronų šaltinį “. Tamsioji materija yra dar egzotiškesnė nei pozitronis; tamsiosios materijos nėra anti-materijos, ir niekas nesugebėjo jos užfiksuoti, jau nekalbant apie tai laboratorijoje. Astronomai sutinka, kad jis yra visur paplitęs ir jo prigimties nustatymas yra viena karščiausių temų tiek astrofizikoje, tiek dalelių fizikoje. Jei milijardai tonų per sekundę Piterio kelio sutriuškintų pozitronų negali būti iš klasikinių novų ar termobranduolinių supernovų, tada galbūt kalta sena gera tamsiosios medžiagos.
