галактики” title=”Вчені виявили нову форму матерії в центрі Чумацького Шляху. Це допоможе розгадати дві таємниці нашої галактики” />
© NASA Центр Чумацького Шляху може запропонувати нове розуміння природи темної матерії.
Довгий час астрономів цікавили два незвичайні явища, розташовані в центрі нашої галактики, Чумацького Шляху. Походження цих явищ залишалося загадковим навіть після багатьох років досліджень. Тим не менш, нещодавня публікація в журналі Physical Review Letters припускає, що обидва загадкові події можуть бути пов’язані з одним і тим же аспектом Всесвіту, як повідомляє ScienceAlert .
Одне з таких явищ стосується газу в центральній молекулярній зоні (CMZ), щільній і бурхливій області, розташованій поблизу ядра Чумацького Шляху, яка, здається, іонізується з несподівано швидкою швидкістю. Крім того, телескопи спостерігали загадкове світіння гамма-випромінювання з енергією 511 кілоелектронвольт (кеВ), що відповідає енергії спокою електрона. Це гамма-випромінювання генерується, коли електрон і його Хоча причини цих ефектів залишаються невизначеними, нове дослідження вказує на те, що може існувати зв’язок між обома явищами та новою формою темної матерії, яка є важчою за ті типи, які зараз шукають астрономи.
Центральна молекулярна зона галактики простягається майже на 700 світлових років і містить частину найбільш концентрованого молекулярного газу в галактиці. Згодом дослідники з’ясували, що ця область сильно іонізована, що вказує на те, що молекули водню розкладаються на заряджені частинки — електрони та ядра — зі швидкістю набагато вищою, ніж очікувалося.
Це можна пояснити такими впливами, як космічні промені та світло зірок, які бомбардують газ. Однак ці фактори самі по собі, здається, не пояснюють спостережувані рівні іонізації.
Випромінювання 511 кеВ, ще одна загадка, було вперше виявлено в 1970-х роках, але його джерело залишається невідомим. Були запропоновані різні гіпотези, включаючи наднові, масивні зірки, чорні діри та нейтронні зірки. Проте жоден із них повністю не з’ясовує природу чи інтенсивність випромінювання.
Отже, астрономи поставили пряме запитання: чи можуть обидва явища походити від одного прихованого механізму? Темна матерія становить приблизно 85% усієї матерії Всесвіту, але вона не випромінює і не поглинає світло. Незважаючи на те, що гравітаційний вплив є очевидним, вчені не знають про його склад.
Однією з можливостей, яку часто забувають, є те, що частинки темної матерії можуть бути легкими, з масою в діапазоні кількох мільйонів електронвольт, але все ще відіграють значну роль. Такі легкі частинки темної матерії зазвичай називають частинками темної матерії суб-ГеВ (гігаелектронвольт).
Ці частинки можуть взаємодіяти зі своїми античастинками. У недавньому дослідженні астрономи досліджували результати взаємодії цих легких частинок темної матерії зі своїми античастинками в центрі галактики та анігіляції одна одної, що призводить до утворення електронів і позитронів.
У щільному газі центральної молекулярної зони Чумацького Шляху ці низькоенергетичні частинки швидко втрачають енергію та ефективно іонізують навколишні молекули водню, витісняючи їхні електрони. Враховуючи високу щільність регіону, частинки не полетять далеко; замість цього вони передадуть більшу частину своєї енергії локально, узгоджуючи із спостережуваним профілем іонізації.
Завдяки комплексному моделюванню дослідники виявили, що цей простий процес — анігіляція частинок темної матерії в електрони та позитрони — може природним чином пояснити швидкість іонізації, яка спостерігається в центральній молекулярній зоні.
Крім того, основні характеристики темної матерії, такі як її маса та сила взаємодії, не суперечать жодним відомим обмеженням раннього Всесвіту. Таким чином, цей тип темної матерії представляє значну можливість.
Якщо темна матерія генерує позитрони в центральній молекулярній області, ці частинки в кінцевому підсумку сповільнюються і анігілюють разом з електронами в навколишньому середовищі, генеруючи гамма-промені саме при 511 кеВ. Це встановило б прямий зв'язок між іонізацією та таємничим світінням.
Астрономи також виявили, що темна матерія може не тільки прояснити іонізацію, але й відтворити частину випромінювання 511 кеВ. Ця чудова знахідка змусила дослідників припустити, що обидва сигнали можуть походити від одного джерела — світлої темної матерії.
Питома яскравість лінії 511 кеВ залежить від кількох факторів, у тому числі від того, наскільки ефективно позитрони утворюють зв’язані стани з електронами та місця їх анігіляції. Ці особливості залишаються невизначеними.
Незалежно від того, чи мають випромінювання 511 кеВ і іонізація центральної молекулярної зони спільне походження, швидкість іонізації в цій області стає важливим новим спостереженням для дослідження
