ირმის ნახტომი

ასტრონომებმა განაცხადეს ბნელი მატერიის შესაძლო პირველი დაკვირვების შესახებ

როგორ გაჩნდა ბნელი მატერიის საიდუმლო

ბნელი მატერია უხილავი ნივთიერებაა, რომელიც, სავარაუდოდ, სამყაროში არსებული მთელი მატერიის 85%-ზე მეტს შეადგენს. ის გალაქტიკებს ერთმანეთთან აკავშირებს, მაგრამ ჩვეულებრივ მატერიასთან გრავიტაციის გარდა სხვა გზით არ ურთიერთქმედებს. ამიტომ, მისი პირდაპირი აღმოჩენა თითქმის შეუძლებლად ითვლებოდა.

ასტრონომი ტომონორი ტოტანი განმარტავს, რომ ჩვეულებრივი ბარიონული მატერია ძალიან არასაკმარისია გალაქტიკების ერთად შესანარჩუნებლად. მოდელები ვარაუდობენ, რომ ბნელი მატერია მას ხუთჯერ აღემატება, რაც ქმნის „ჩონჩხს“, რომლის გარშემოც ვარსკვლავები და პლანეტები ყალიბდება.

რა აღმოაჩინეს ზუსტად მკვლევარებმა?

ერთ-ერთი წამყვანი თეორია ამტკიცებს, რომ ბნელი მატერია შედგება WIMP-ებისგან - სუსტად ურთიერთქმედი მასიური ნაწილაკებისგან. შეჯახებისას ისინი უნდა ანიჰილდნენ, რაც გამა-სხივებს წარმოქმნის. ასტრონომები ამ სიგნალის აღმოჩენას ათწლეულების განმავლობაში ცდილობდნენ.

ჯგუფმა გააანალიზა NASA-ს ფერმის გამა-სხივური კოსმოსური ტელესკოპის 15 წლის მონაცემები და ირმის ნახტომის ცენტრის მახლობლად გამა-სხივური ჰალო აღმოაჩინა.

კვლევის ავტორების თქმით, „
ჩვენ აღმოვაჩინეთ გამა-სხივები 20 გიგაელექტრონვოლტის ფოტონის ენერგიით, რომლებიც ჰალოს მსგავს სტრუქტურაში ვრცელდება. გამოსხივების ინტენსივობა შეესაბამება WIMP-ის ანიჰილაციას, რომლის მასა დაახლოებით 500-ჯერ აღემატება პროტონის მასას“.

სკეპტიციზმი და გადამოწმების საჭიროება

ყველა კოლეგა არ იზიარებს ამ ენთუზიაზმს. თეორეტიკოსმა კინვა ვუმ განაცხადა:
„არაჩვეულებრივი განცხადების გასაკეთებლად არაჩვეულებრივი მტკიცებულებები გვჭირდება. ამ ანალიზს ჯერ არ მიუღწევია ეს სტატუსი“.

ტოტანი ეთანხმება, რომ შედეგები წინასწარია. აღმოჩენის დასადასტურებლად აუცილებელია მსგავსი გამა-გამოსხივების ხელმოწერის პოვნა ირმის ნახტომის გარშემო არსებულ ჯუჯა გალაქტიკებში. ეს შესაძლებელი გახდება მას შემდეგ, რაც მეტი მონაცემი დაგროვდება.

საბოლოო დასკვნების გამოტანამდე ჯერ კიდევ შორს ვართ. თუმცა, ასტრონომები ამ დაკვირვებას უკვე უწოდებენ სამყაროში „მოჩვენება“ მატერიის აღმოსაჩენად ჩატარებულ ერთ-ერთ ყველაზე პერსპექტიულ ძიებას.

ჯონს ჰოპკინსის უნივერსიტეტის მკვლევრებმა განაცხადეს, რომ ირმის ნახტომის ცენტრში არსებული იდუმალი გამა-გამოსხივების ნათება შესაძლოა ბნელი მატერიის ბუნების ამოხსნის გასაღები იყოს.

როგორც პუბლიკაციაშია განმარტებული, ეს ნათება მეცნიერებს ათწლეულების განმავლობაში აოცებდათ — მისი წარმოშობა გაურკვეველი რჩება — თუმცა ახლა ფიზიკოსებს ახალი ახსნა აქვთ.

მეცნიერებმა ფერმის გამა-სხივური კოსმოსური ტელესკოპიდან მიღებული მონაცემები გამოიყენეს გალაქტიკურ ჰალოში ბნელი მატერიის განაწილების მოდელირებისთვის. ეს პირველი შემთხვევაა, როდესაც ირმის ნახტომის ჩამოყალიბების ისტორია მისი დაარსებიდან მოყოლებული გათვალისწინებულია მათ გამოთვლებში. სიმულაციებმა აჩვენა თანხვედრა თეორიულ ნაწილაკების განაწილებასა და დაკვირვებულ გამა-სხივურ სიგნალებს შორის, რაც შეიძლება ბნელი მატერიის ჩართულობაზე მიუთითებდეს.

თუმცა, არსებობს ალტერნატიული ჰიპოთეზა: ნათება შეიძლება მოდიოდეს სწრაფად მბრუნავი ნეიტრონული ვარსკვლავებიდან - მილიწამიანი პულსარებიდან. თუ ასეა, გალაქტიკა გაცილებით მეტ ასეთ ობიექტს უნდა შეიცავდეს, ვიდრე აქამდე ეგონათ. ეს გვაიძულებს, ხელახლა განვიხილოთ ვარსკვლავური ევოლუციის ფუნდამენტური კონცეფციები.

ამ თეორიების შესამოწმებლად, მეცნიერებმა ექსპერიმენტების სერია შემოგვთავაზეს. ისინი გამა სხივების ენერგიის დონის გაზომვას გეგმავენ: თუ ენერგიები მაღალია, დამნაშავე პულსარებია; თუ დაბალია, წყარო, სავარაუდოდ, ბნელი მატერიაა. ისინი ასევე გეგმავენ ირმის ნახტომის გარშემო ჯუჯა გალაქტიკებში ბნელი მატერიის განაწილების რუკაზე დატანას და ამ მონაცემების შედარებას ახალი ჩერენკოვის ტელესკოპის მასივის ობსერვატორიიდან მომავალ დაკვირვებებთან.

საბოლოო შედეგები ათწლეულის ბოლოსთვის არის მოსალოდნელი. თუ ჰიპოთეზა დადასტურდება, კაცობრიობა პირველად მიუახლოვდება იმის გაგებას, თუ რისგან შედგება სამყაროს დიდი ნაწილი. ამ ეტაპზე, ბნელი მატერია კოსმოსის ყველაზე ჯიუტ საიდუმლოდ რჩება.

ირმის ნახტომის გულში რაღაც აუხსნელი ხდება, რაც შესაძლოა ბნელი მატერიის ახალი ფორმის აღმოჩენაზე მიუთითებდეს. ლონდონის კინგს კოლეჯის მკვლევარები თვლიან, რომ ამ ფენომენების პასუხი სულ მალე გაირკვევა.

ცენტრალურ მოლეკულურ ზონაში — 650-დან 1000 სინათლის წლამდე სიგანის რეგიონში — ორი საიდუმლო აღმოაჩინეს: მოლეკულური წყალბადის სწრაფი იონიზაცია და 511 კევ ენერგიის მქონე იდუმალი რენტგენის გამოსხივება. სუპერნოვების, კოსმოსური სხივებისა და შავი ხვრელების აქტივობის შესახებ ტრადიციული ახსნა-განმარტებები ვერ მართლდება — „რიცხვები არ ემთხვევა ერთმანეთს“.

მეცნიერებმა გამოთქვეს ჰიპოთეზა, რომ სინათლის ბნელი მატერიის ნაწილაკები გალაქტიკის ცენტრში ანადგურებენ თავიანთ ანტინაწილაკებს, რაც წარმოქმნის ელექტრონებსა და პოზიტრონებს. ეს ნაწილაკები კარგავენ ენერგიას მკვრივ გაზში, რაც იწვევს ანომალიურ იონიზაციას.

მოდელირებამ აჩვენა, რომ ეს პროცესი იდეალურად ხსნის როგორც იონიზაციის აფეთქებას, ასევე დაკვირვებულ რენტგენის გამოსხივებას. უფრო მეტიც, ენერგიის განაწილება საოცრად ერთგვაროვანია, რასაც ვერც შავი ხვრელი და ვერც სუპერნოვა ვერ ხსნის.

თუ ჰიპოთეზა დადასტურდება, ეს კოსმოლოგიაში ერთ-ერთი უდიდესი გარღვევა იქნება: პირველად შესაძლებელი იქნება ბნელი მატერიის კვალის დაკვირვება არა ლაბორატორიებში, არამედ თავად გალაქტიკის სტრუქტურაში.

უორვიკის უნივერსიტეტის მეცნიერებმა მომავალი კოსმოსური რყევები იწინასწარმეტყველეს: მილიარდობით წელიწადში გალაქტიკის გულში სუპერნოვა მოხდება, რომელიც ცას სავსე მთვარეზე უფრო კაშკაშას გახდის, იტყობინება დაყრდნობით ში გამოქვეყნებულ კვლევაზე Nature Astronomy-.

ეს ირმის ნახტომში ასეთი სისტემის პირველი დადასტურებული შემთხვევაა.

აღმოჩენა ეხება უნიკალურ ორმაგი ვარსკვლავურ სისტემას, რომელიც შედგება ორი თეთრი ჯუჯისგან. ეს ციური სხეულები ერთმანეთის გარშემო ბრუნავენ წარმოუდგენლად ახლო მანძილზე — დედამიწასა და მზეს შორის მანძილის მხოლოდ 1/60-ზე — და სრულ ორბიტას ყოველ 14 საათში ერთხელ ასრულებენ. დროთა განმავლობაში, მათი მიახლოება დაჩქარდება და საბოლოო ეტაპებზე ვარსკვლავები ბრუნავენ მხოლოდ 30-40 წამის პერიოდით.

23 მილიარდ წელიწადში ისინი ერთმანეთს შეერწყმებიან, რაც გამოიწვევს ძლიერ I ტიპის აფეთქებას — იშვიათ და უკიდურესად კაშკაშა კოსმოსურ მოვლენას. ასეთი აფეთქება სიკაშკაშის სტაბილურობის საორიენტაციო ნიშნულად ითვლება და ასტრონომები მას „კოსმოსურ შუქურად“ იყენებენ სამყაროს სიღრმეებში მანძილების გასაზომად.

ვარსკვლავების კომბინირებული მასა მზის მასაზე 1,56-ჯერ მეტია, რაც მათ სუპერნოვების მექანიზმების დაკვირვებისა და შესწავლისთვის იდეალურ ლაბორატორიად აქცევს. „ეს წარმოუდგენლად ღირებული აღმოჩენაა. ის გვაძლევს უნიკალურ შესაძლებლობას, გავიგოთ, თუ როგორ ევოლუციონირებენ ვარსკვლავები დიდ აფეთქებამდე“, - განაცხადა კვლევის ხელმძღვანელმა ჯეიმს მანდეიმ.

მოსალოდნელი აფეთქების მასშტაბის მიუხედავად, ის დედამიწისთვის საფრთხეს არ წარმოადგენს. სისტემა 150 სინათლის წლის დაშორებით მდებარეობს და თავად კატასტროფა მილიარდობით წლის შემდეგ მოხდება, როდესაც ჩვენი პლანეტა, სავარაუდოდ, უკვე გაქრება გაფართოებული მზის, ამჟამად წითელი გიგანტის, თავდასხმის შედეგად.