Po 30 latach naukowcy rozwiązują zagadkę antymaterii
Po 30 latach międzynarodowy zespół naukowców rozwiązał zagadkę dotyczącą pochodzenia ogromnej chmury antymaterii w centrum Drogi Mlecznej. Chmurę o średnicy 10 000 lat świetlnych, która jest źródłem energii dorównującym energii 10 000 słońc, odkryto w latach 70. dzięki zastosowaniu detektorów promieniowania gamma umieszczonych w balonach. Promienie gamma powstają w wyniku spotkania pojedynczych cząstek antymaterii, zwanych pozytronami, z elektronami, które są ich odpowiednikiem w normalnej materii. Dochodzi wówczas do anihilacji obu cząstek. Antymateria występuje w kosmosie niezwykle rzadko, więc odkrycie jej ogromnej chmury w samym sercu naszej galaktyki przyczyniło się do powstania szeregu teorii na temat jej pochodzenia. Obejmowały one m.in. gwiazdy supernowe i neutronowe, zderzenia wiatrów gwiezdnych i procesy z udziałem czarnej materii. W najnowszych badaniach pod kierunkiem Georga Weidenspointnera z Instytutu Fizyki Kosmicznej im. Maksa Plancka naukowcy poddali analizie wyniki obserwacji prowadzonych przez cztery lata przez satelitę INTEGRAL (International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory - Międzynarodowe Laboratorium Astrofizyczne Promieni Gamma) Europejskiej Agencji Kosmicznej, które miały na celu uzyskanie lepszego obrazu chmury. Wyniki opublikowano w najnowszym wydaniu czasopisma "Nature". Naukowców zaskoczył raczej niesymetryczny kształt chmury, a liczba pozytronów odkryta po jej stronie położonej na zachód od centrum galaktyki była dwa razy wyższa od liczby pozytronów po stronie wschodniej. Badania ujawniły ponadto, że populację gwiazd podwójnych cechuje podobny asymetryczny rozkład. Odkrycie to może sugerować, że te właśnie obiekty są odpowiedzialne za znaczną część antymaterii. Ściślej mówiąc, obserwowane gwiazdy to małomasowe rentgenowskie gwiazdy podwójne (LMXB). W tego typu układach stosunkowo normalna gwiazda jest pochłaniana "na żywo" przez pobliski obiekt gwiezdny, taki jak gwiazda neutronowa czy czarna dziura. Silne pole grawitacyjne obiektu jest przyczyną odrywania się gazu z normalnej gwiazdy. Podczas transportu gazu do zgasłej gwiazdy, który przebiega po spiralnym torze, duża ilość ciepła prowadzi do spontanicznego powstawania par pozytron-elektron. - Proste oszacowania wskazują, że źródłem około połowy, a prawdopodobnie całej ilości antymaterii, są rentgenowskie gwiazdy podwójne - powiedział dr Weidenspointner, główny autor artykułu. Pozostała jej część mogła powstać w wyniku podobnych procesów przebiegających wokół czarnych dziur w centrum galaktyki i różnych odkrytych w tym rejonie gwiazd wybuchających. Mimo że badania pozwoliły na rozwiązanie jednej zagadki, w ich wyniku pojawiły się nowe pytania. Przykładowo, gwiazdy są z reguły rozmieszczone mniej więcej równomiernie wokół galaktyki - dlaczego więc rentgenowskie gwiazdy podwójne rozłożyły się nierównomiernie wokół jej centrum? Ponadto naukowcy nie wiedzą jeszcze, dlaczego układy tego typu są zdolne do wytwarzania pozytronów w ilościach wystarczających do wyjaśnienia pochodzenia chmury. W najbliższych latach dr Weidenspointner i jego zespół zajmą się dopracowaniem uzyskanych wyników i poszukiwaniem odpowiedzi na pozostałe pytania. - Związek między układami LMXB i antymaterią nie został jeszcze udowodniony, ale stanowi element spójnej teorii - powiedział.