Antimaterija možda napušta Mliječni put, neobični tragovi dodatno produbili misteriju

Astronomi su možda otkrili prve tragove anihilacije antimaterije izvan Mliječnog puta, što bi moglo dodatno zakomplikovati jednu od najdugovječnijih zagonetki moderne astronomije. Ako se rezultati potvrde, značilo bi da naša galaksija proizvodi znatno više antimaterije nego što se dosad procjenjivalo.

Već decenijama naučnici pokušavaju objasniti zašto se u središtu Mliječnog puta bilježi veliki broj pozitrona, čestica antimaterije koje pri sudaru s elektronima nestaju oslobađajući gama-zračenje energije od 511 kiloelektronvolti. Problem je što poznati astrofizički izvori ne mogu objasniti količinu pozitrona koja se uočava. Novo istraživanje, koje su proveli Thomas Siegert sa Univerziteta Julius Maximilian u Würzburgu i Hiroki Yoneda sa Univerziteta u Kyotu, donosi moguće objašnjenje koje istovremeno otvara nova pitanja.

Revolucionarna tehnologijaNovo otkriće mijenja pravila elektronike, ovaj uređaj pomoću svjetlosti upravlja strujom

Tragovi gama-zračenja izvan Mliječnog puta

Analizirajući kompletan skup podataka koje je Evropska svemirska agencija prikupila pomoću svemirskog teleskopa INTEGRAL između 2002. i završetka misije 2025. godine, istraživači su izrađivali dosad najdetaljnije mape gama-zračenja nastalog anihilacijom materije i antimaterije, prenosi Science Alert.

Tokom analize uočili su neobične signale koji nisu nestajali ni nakon što su podaci podijeljeni u trogodišnje periode i međusobno upoređeni.

- Pokušali smo utvrditi šta bi moglo biti pogrešno. Podijelili smo podatke u intervale od tri godine, zatim upoređivali dobijene slike i postepeno povećavali skup podataka na šest, devet i više godina. Signali su uvijek bili prisutni i postajali su sve značajniji kako je rasla količina podataka. To nije ono što biste očekivali od sistematske instrumentalne greške, rekao je Siegert za ScienceAlert.

Najizraženiji signal zabilježen je u području poznatom kao Complex C, velikom oblaku vodonika koji se kreće prema disku Mliječnog puta. Drugi, slabiji signal otkriven je u Magellanovom toku, dugom pojasu plina koji ostaje iza Velikog i Malog Magellanovog oblaka dok kruže oko naše galaksije.

Pozitroni bi mogli napuštati galaksiju

Prema riječima autora, nijedno od tih područja ne bi trebalo samostalno proizvoditi značajan broj pozitrona. To otvara mogućnost da su čestice nastale u Mliječnom putu, a zatim otputovale daleko izvan njegove ravni prije nego što su se sudarile s elektronima. Siegert objašnjava da pozitroni moraju biti vrlo spori kako bi efikasno anihilirali.

- U svemiru nije slučaj da antimaterija nasilno uništava materiju gdje god se pojavi. Ako pozitroni moraju biti spori da bi anihilirali, tada ne bi mogli pobjeći iz Mliječnog puta. To znači da postoji dio pozitrona viših energija koji uspijeva napustiti galaksiju, a zatim usporava u plinu Magellanovog toka. Takvo bježanje bilo je potpuno neočekivano, rekao je.

Ako je ovo tumačenje tačno, onda bi procjene o količini antimaterije koju proizvodi Mliječni put morale biti znatno veće nego danas.

Moguće dvije do tri puta više antimaterije

Dosadašnje procjene temelje se na mjestima gdje pozitroni završavaju svoju putanju i anihiliraju. Međutim, ako dio njih napusti galaksiju prije tog procesa, stvarna proizvodnja antimaterije mogla bi biti znatno veća. Siegert i Yoneda procjenjuju da Mliječni put možda proizvodi oko 100 tredeciliona pozitrona svake sekunde, što je dva do tri puta više od ranijih procjena.

- Kretanje pozitrona svakako je zanimljivo pitanje, ali još je neobičnije objasniti njihovo porijeklo. Već sada imamo problem objasniti njihov veliki broj u Mliječnom putu. Ako se pokaže da ih ima još više, ponestaje nam uobičajenih astrofizičkih izvora koji bi to mogli objasniti, rekao je Siegert.

Potrebna nova posmatranja

Autori naglašavaju da rezultati još nose određeni stepen nesigurnosti. Najjači zabilježeni signal dosegao je nivo pouzdanosti od četiri sigme, što znači da postoji približno jedna mogućnost u 15.000 da je nastao slučajnom statističkom fluktuacijom. U fizici je za potvrdu otkrića potreban nivo od pet sigma. Siegert smatra da signal anihilacije vjerovatno postoji, ali da će dodatna posmatranja biti potrebna kako bi se utvrdila njegova stvarna jačina.

Važnu ulogu u tome trebao bi imati NASA-in teleskop Compton Spectrometer and Imager (COSI), čije je lansiranje planirano za 2027. godinu. Njegova mjerenja mogla bi potvrditi jesu li uočeni signali zaista tragovi anihilacije antimaterije i pomoći naučnicima da otkriju gdje u Mliječnom putu nastaju pozitroni. Ukoliko budu potvrđeni, ovi rezultati dodatno bi produbili jednu od najstarijih neriješenih misterija astronomije i mogli otvoriti prostor za nova objašnjenja, uključujući modele koji podrazumijevaju postojanje lakih čestica tamne materije.

Rezultati istraživanja objavljeni su u časopisu Astronomy & Astrophysics.