Visu debesu karte ar vispiemērotāko 'halo + diska' modeli ar 511 keV gamma staru līnijas izstarojumu. Attēla kredīts: INTEGRĀLS. Noklikšķiniet, lai palielinātu.
Pozitronu, antivielu ekvivalentu elektronam, paredzēja Pols Diraks - revolucionārajā laikā - kvantu viļņu vienādojums elektronam. Dažus gadus vēlāk, 1932. gadā, Karls Andersons atklāja pozitronu kosmiskajos staros, un Diraks ieguva Nobela prēmiju 1933. gadā, bet Andersons 1936. gadā.
Kad pozitronu satiek ar elektronu, tie iznīcina, radot divus gamma starus. Tomēr dažreiz pirms iznīcināšanas notiek pozitronija veidošanās, kas ir kā ūdeņraža atoms un protonu aizstāj ar pozitronu (pozitronijam ir savs simbols Ps). Pozitronijs ir divās formās, ir nestabils un sadalās divās gammās (aptuveni 0,1 nanosekundēs) vai trijās (aptuveni 100 nanosekundēs).
Astronomi kopš 70. gadiem ir zinājuši, ka Visumā ir jābūt daudz pozitronu. Kāpēc? Tāpēc, ka tad, kad pozitrons un elektrons iznīcina, lai iegūtu divas gammas, abiem ir vienāds viļņa garums, aptuveni 0,024 Å vai 0,0024 nm (astronomi, tāpat kā daļiņu fiziķi, nerunā par gamma staru viļņu garumu, viņi runā par savu enerģiju; 511). keV šajā gadījumā). Tātad, ja jūs skatāties debesīs ar gamma staru redzējumu - protams, no augšas atmosfēra! - jūs zināt, ka bija daudz pozitronu, jo jūs varat redzēt daudz vienas krāsas “511 keV” gammas (tas ir līdzīgi secinājumam, ka Visumā ir daudz ūdeņraža, pamanot daudz sarkanā (1,9 eV) H alfa nakts debesis).
No pozitronija trīs gammu samazinājuma spektra, salīdzinot ar 511 keV līnijas intensitāti, astronomi pirms četriem gadiem secināja, ka aptuveni 93% pozitronu, kuru iznīcināšanu mēs redzam, veido pozitroniju pirms to sabrukšanas.
Cik pozitronija? Piena ceļa izliekumā katru sekundi tiek iznīcināti apmēram 15 miljardi (tūkstoši miljoni) tonnu pozitronu. Tā ir tikpat liela masa kā elektroni desmitos triljonos tonnu lietu, pie kuras esam pieraduši, piemēram, klintis vai ūdens; apmēram tikpat, cik vidēja izmēra asteroīdā, 40 km šķērsot.
Analizējot publiski pieejamos INTEGRAL datus (apmēram viena gada vērts), J rgen Knldider un viņa kolēģi secināja, ka:
- pozitroni, kas tiek iznīcināti Piena Ceļa diskā, visticamāk, nāk no alumīnija-26 un titāna-44 izotopu beta + (ti, pozitronu) sabrukšanas, kas paši tika ražoti pēdējās supernovās (atcerieties, astronomi sauc pat pirms 10 miljoniem gadu) 'nesen')
- tomēr ir vairāk pozitronu, kas Piena ceļa izliekumā iznīcināti nekā diskā, ar koeficientu pieci
- šķiet, ka nav “punktu” avotu.
Protams, INTEGRAL zinātniekam “punktveida” avotam nav gluži tāda pati nozīme kā astronoma amatierim! Gamma staru redze pozitronija līnijā ir neticami izplūdusi, objekts, kura garums ir 3 mēneši (3?), Izskatās kā “punkts”! Neskatoties uz to, Knidlers un viņa astrofizikas komanda var pateikt, ka “neviens no mūsu meklētajiem avotiem neuzrādīja ievērojamu 511 keV plūsmu”; pie šiem 40 “parastajiem aizdomās turamajiem” pieder pulsari, kvazāri, melnie caurumi, supernovu paliekas, zvaigznes veidojošie reģioni, bagātīgo galaktiku kopas, satelīta galaktikas un blezāri. Bet viņi joprojām meklē: “Mēs patiešām esam [ieplānojuši] veltītus parasto aizdomās turamo personu INTEGRAL novērojumus, piemēram, Ia tipa supernovas (SN1006, Tycho) un LMXB (Cen X-4), kas varētu palīdzēt atrisināt šo problēmu . ”
Tātad, no kurienes nāk tie 15 miljardi tonnu pozitronu, kas katru sekundi tiek iznīcināti spuldzē? "Man vissvarīgākais positronu iznīcināšanas fakts ir tas, ka galvenais avots joprojām ir noslēpums," saka Knidlesderis. “Mēs varam izskaidrot vājo diska izstarošanu ar alumīnija-26 sabrukšanu, bet lielākā daļa pozitronu atrodas Galaktikas izspiestā reģionā, un mums nav avota, kas varētu viegli izskaidrot visus novērojumu raksturlielumus. Jo īpaši, ja jūs salīdzināt 511 keV debesis ar debesīm, kas novērotas citos viļņu garumos, jūs saprotat, ka 511 keV debesis ir unikālas! Nav nevienas citas debesis, kas atgādinātu to, ko novērojam. ”
INTEGRAL komanda uzskata, ka viņi var izslēgt masīvas zvaigznes, kollazārus, pulsārus vai kosmisko staru mijiedarbību, jo, ja šie avoti būtu izspiestu pozitronu avots, tad disks būtu daudz gaišāks 511 keV gaismā.
Izliekšanās pozitroni var nākt no mazmasas rentgenstaru binārajiem failiem, klasiskajiem noviem vai 1.a tipa supernovām, izmantojot dažādus procesus. Katrā ziņā izaicinājums ir saprast, kā pietiekami daudz pozitronu, ko tie izveidojuši, varētu izdzīvot pietiekami ilgi pēc tam un pietiekami izplatīties no savām dzimšanas vietām.
Kā ir ar kosmiskajām stīgām? Kaut arī nesenais Tanmay Vachaspati dokuments, kurā tie tika ierosināti par iespējamu pozitīvu pozitronu avotu, klajā nāca pārāk nesen Kn? Dseder et al. apsvērt viņu darbu: “Man tomēr nav acīmredzami, ka mums ir pietiekami novērošanas ierobežojumi, lai apgalvotu, ka kosmiskās virknes veido 511 keV; mēs pat nezinām, vai pastāv kosmiskās virknes. Vajadzētu kosmisko virkņu unikālu īpašību, kas izslēdz visus citus avotus, un šodien es domāju, ka mēs esam tālu no tā. ”
Varbūt visvairāk aizraujoši ir tas, ka pozitroni var rasties, iznīcinot mazas masas tumšās vielas daļiņu un tās daļiņas vai kā Kn? Dlseder et al. ielieciet to par “gaišās tumšās vielas (1-100 MeV) iznīcināšanu, kā nesen ierosināja Boehm et al. (2004), iespējams, ir eksotiskākais, bet arī aizraujošākais galaktisko pozitronu kandidātu avots. ” Tumšā matērija ir vēl eksotiskāka nekā pozitronijs; tumšā matērija nav anti-matērija, un neviens to nav spējis uztvert, nemaz nerunājot par laboratorijas izpēti. Astronomi atzīst, ka tas ir visuresošs, un tā rakstura izsekošana ir viena no karstākajām tēmām gan astrofizikā, gan daļiņu fizikā. Ja miljardu tonnu sekundē pozitronu, kas iznīcināti Piena Ceļa izspiestā vietā, nevar būt no klasiskajām novajām vai termoelektroniskās supernovām, tad varbūt vainīga ir vecā labā tumšā viela.
