قام فريق من علماء الفيزياء الفلكية بحل لغز توزيع أشعة جاما في مجرتنا درب التبانة. في حين اعتقد بعض الباحثين أن التوزيع اقترح شكلًا من "المادة المظلمة" غير القابلة للاكتشاف ، اقترح فريق من جامعة كاليفورنيا ، سان دييغو ، شرحًا يستند إلى النماذج الفيزيائية القياسية للمجرة.
في ورقتين علميتين منفصلتين ، ظهر أحدثهما في عدد 10 يوليو من مجلة Physical Review Letters ، أظهر علماء الفيزياء الفلكية أن هذا التوزيع لأشعة جاما يمكن تفسيره بالطريقة "المضادة للمادة البوزيترونات" من الانحلال الإشعاعي للعناصر ، الناتجة عن انفجارات النجوم الهائلة في المجرة ، تنتشر عبر المجرة. وقال العلماء إن ذلك يعني أن التوزيع المرصود لأشعة جاما ليس دليلاً على المادة المظلمة.
قال ريتشارد لينغنفيلتر ، عالم الأبحاث في مركز الفيزياء الفلكية وعلوم الفضاء بجامعة كاليفورنيا في سان دييغو ، الذي أجرى الدراسات مع ريتشارد روتشيلد ، عالم الأبحاث أيضًا في جامعة كاليفورنيا ، وجيمس هيجدون ، أستاذ الفيزياء في كليرمونت: "لا يوجد لغز كبير". الكليات. "إن التوزيع الملحوظ لأشعة جاما يتفق في الواقع تمامًا مع الصورة القياسية."
على مدى السنوات الخمس الماضية ، حيرت قياسات أشعة غاما من القمر الصناعي الأوروبي INTEGRAL علماء الفلك ، مما دفع البعض إلى القول بوجود "لغز كبير" لأن توزيع أشعة غاما عبر أجزاء مختلفة من مجرة درب التبانة لم يكن كما هو متوقع.
لتفسير مصدر هذا اللغز ، افترض بعض علماء الفلك وجود أشكال مختلفة من المادة المظلمة ، والتي يعتقد الفلكيون أنها موجودة - من تأثيرات الجاذبية غير العادية على المادة المرئية مثل النجوم والمجرات - ولكن لم يتم العثور عليها بعد.
ما هو معروف على وجه اليقين هو أن مجرتنا - وغيرها - مليئة بجزيئات دون ذرية صغيرة تعرف باسم البوزيترونات ، وهي نظير المادة المضادة للإلكترونات اليومية العادية. عندما يقابل الإلكترون والبوزيترون بعضهما في الفضاء ، فإن الجسيمين يهلكان ويتم إطلاق طاقتهما كأشعة جاما. أي أن الإلكترون والبوزيترون يختفيان ويظهر اثنان أو ثلاثة أشعة غاما.
يشرح هيجدون قائلاً: "وُلدت هذه البوزيترونات بسرعة الضوء تقريبًا ، وتسافر آلاف السنوات الضوئية قبل أن تتباطأ بما يكفي في السحب الكثيفة من الغاز للحصول على فرصة للانضمام إلى الإلكترون للقضاء على رقصة الموت". "يحدث تباطؤها نتيجة لسحب الجزيئات الأخرى خلال رحلتها عبر الفضاء. وتعيق رحلتهم أيضًا التقلبات العديدة في المجال المغناطيسي للمجرة والتي تشتتهم ذهابًا وإيابًا أثناء تحركهم. يجب أن يؤخذ كل هذا في الاعتبار عند حساب متوسط المسافة التي ستقطعها البوزيترونات من أماكن ولادتها في انفجارات السوبرنوفا ".
قال روتشيلد "بعض البوزيترونات تتجه نحو مركز المجرة ، وبعضها نحو الروافد الخارجية لدرب التبانة المعروف باسم الهالة المجرية ، والبعض الآخر عالق في الأذرع الحلزونية." "على الرغم من أن حساب هذا بالتفصيل لا يزال بعيدًا عن أسرع الحواسيب الفائقة ، فقد تمكنا من استخدام ما نعرفه عن كيفية انتقال الإلكترونات عبر النظام الشمسي وما يمكن استنتاجه بشأن سفرها إلى مكان آخر لتقدير كيف تتخلل نظيراتها المضادة للمادة المجرة . "
وأفاد الفريق في بحث نُشر الشهر الماضي في مجلة Astrophysical Journal أن العلماء حسبوا أن معظم أشعة جاما يجب أن تتركز في المناطق الداخلية للمجرة ، تمامًا كما لاحظت بيانات الأقمار الصناعية.
قال روتشيلد: "إن التوزيع الملاحظ لأشعة جاما يتوافق مع الصورة القياسية حيث يكون مصدر البوزيترونات هو التحلل الإشعاعي لنظائر النيكل والتيتانيوم والألمنيوم التي تنتج في انفجارات السوبرنوفا للنجوم الأكثر ضخامة من الشمس".
في الورقة المصاحبة لهم في هذا العدد من رسائل المراجعة الفيزيائية هذا الأسبوع ، يشير العلماء إلى أن الافتراض الأساسي لأحد التفسيرات الأكثر غرابة للغموض المزعوم - تحلل المادة المظلمة أو إبادةها - معيب ، لأنه يفترض أن البوزيترونات تبدد بشدة بالقرب من النجوم المتفجرة التي نشأت منها.
قال Lingenfelter ، "لقد أظهرنا بوضوح أن الأمر لم يكن كذلك ، وأن توزيع أشعة غاما التي لاحظها القمر الصناعي لأشعة غاما لم يكن اكتشافًا أو إشارة إلى" إشارة المادة المظلمة ".
المصدر: UC San Diego
