دو اخترفیزیکدان با بررسی بیش از دو دهه دادههای تلسکوپ فضایی اینتگرال (INTEGRAL) نشانههایی از نابودی پادماده را در خارج از کهکشان راه شیری شناسایی کردهاند؛ کشفی که در صورت تأیید، میتواند نشان دهد راه شیری بسیار بیشتر از برآوردهای کنونی پوزیترون تولید میکند و حتی پای ماده تاریک را به این معما باز کند.
به گزارش سیناپرس به نقل از ScienceAlert، پژوهشگران برای نخستین بار شواهدی از سیگنالهای نابودی پادماده در خارج از کهکشان راه شیری یافتهاند؛ نتیجهای که اگر با رصدهای آینده تأیید شود، یکی از قدیمیترین معماهای اخترفیزیک درباره منشأ پوزیترونها را پیچیدهتر خواهد کرد.
سالهاست اخترشناسان تابش پرتوهای گامای با انرژی ۵۱۱ کیلوالکترونولت را در مرکز کهکشان راه شیری رصد میکنند. این تابش زمانی ایجاد میشود که پوزیترون (همتای پادمادهای الکترون) با یک الکترون برخورد کرده و هر دو نابود شوند. با این حال، تعداد این برخوردها بسیار بیشتر از آن است که منابع شناختهشده کیهانی مانند ابرنواخترها، سیاهچالهها یا ستارههای نوترونی بتوانند آن را توضیح دهند.
اکنون توماس زیگرت از دانشگاه یولیوس ماکسیمیلیان وورتسبورگ آلمان و هیروکی یوندا از دانشگاه کیوتو ژاپن، با تحلیل کامل دادههای تلسکوپ فضایی INTEGRAL متعلق به آژانس فضایی اروپا، موفق به شناسایی سیگنالهایی شدهاند که احتمال میرود از نابودی پوزیترونها در خارج از کهکشان راه شیری ناشی شده باشند.
به گفته زیگرت، این نخستین شواهد از نابودی پوزیترونها در محیطی فراکهکشانی است؛ موضوعی که نشان میدهد مقدار پادماده تولیدشده در راه شیری احتمالاً بسیار بیشتر از چیزی است که تاکنون در داخل کهکشان مشاهده شده است.
پژوهشگران هنگام تهیه دقیقترین نقشه از تابش ۵۱۱ کیلوالکترونولتی راه شیری متوجه شدند که این سیگنالها نهتنها در طول دورههای مختلف بررسی دادهها از بین نمیروند، بلکه با افزایش زمان رصد، قدرت آماری آنها نیز بیشتر میشود؛ موضوعی که احتمال خطای ابزار را کاهش میدهد.
قویترین سیگنال از ناحیهای موسوم به Complex C، یک ابر عظیم هیدروژنی در حال سقوط به سوی صفحه کهکشان، مشاهده شد. همچنین نشانه ضعیفتری نیز از جریان ماژلانی (Magellanic Stream) به دست آمد؛ نواری از گاز که در پی حرکت ابرهای ماژلانی بزرگ و کوچک پیرامون راه شیری شکل گرفته است.
از آنجا که انتظار نمیرود این مناطق خود تولیدکننده تعداد زیادی پوزیترون باشند، پژوهشگران احتمال میدهند این ذرات از داخل راه شیری به آنجا رسیده باشند. این موضوع نیز پرسش تازهای ایجاد میکند، زیرا پوزیترونها برای نابودی باید انرژی بسیار کمی داشته باشند و طبق مدلهای فعلی، در این حالت نباید بتوانند از کهکشان فرار کنند.
زیگرت در این باره میگوید: اگر پوزیترونها واقعاً از کهکشان خارج شده باشند، به این معناست که بخشی از آنها با انرژی بالاتری حرکت میکنند و پس از خروج از راه شیری، در گازهای اطراف کند شده و سپس نابود میشوند؛ پدیدهای که پیش از این انتظارش را نداشتیم.
بر اساس برآورد این پژوهش، راه شیری ممکن است در هر ثانیه حدود ۱۰۰ تریدسیلیون (10³⁸) پوزیترون تولید کند؛ رقمی که حدود دو تا سه برابر بیشتر از برآوردهای پیشین است.
با این حال، پژوهشگران تأکید میکنند که این نتایج هنوز قطعی نیست. قویترین سیگنال به سطح اطمینان ۴ سیگما رسیده، در حالی که برای اعلام یک کشف قطعی در فیزیک، دستیابی به سطح ۵ سیگما ضروری است.
قرار است مأموریت COSI ناسا که برای سال ۲۰۲۷ برنامهریزی شده، با حساسیت بیشتر این سیگنالهای ضعیف را بررسی کند و مشخص سازد آیا این نشانهها واقعاً حاصل نابودی پادماده هستند یا خیر.
در صورت تأیید این یافتهها، اخترشناسان ناچار خواهند شد برای توضیح منشأ این حجم عظیم از پوزیترونها، علاوه بر منابع معمول کیهانی، مدلهای جدیدی از جمله برخی سناریوهای مرتبط با ذرات سبک ماده تاریک را نیز مدنظر قرار دهند.
مترجم:نداجوادهراتی