Naše galaxie tvoří 9 bilionů kg antihmoty za sekundu, jak?
29.5.2017, Jan Vítek, aktualita
Nová studie naší galaxie se zaměřila na antihmotu a její vznik. Snaží se tak vysvětlit, kde se v ní bere odhadovaných 9,1 bilionů kilogramů antihmoty, a to každou sekundu. Kde se takové množství bere?
Antihmota je ve vesmíru poměrně vzácná a dle pozorování různými nástroji včetně vesmírného teleskopu Fermi nás neustále zaplavuje záření, které ukazuje na to, že každou sekundu se v Mléčné dráze s elektrony srazí pozitrony tvořící 9,1 bilionů kilogramů antihmoty. Stejné množství se tak má i každou sekundu tvořit. Otázka je, co a jak tuto antihmotu tvoří, přičemž mezi kandidáty patří třeba supermasivní černé díry nebo i částice temné hmoty. Nová studie navrhuje dalšího kandidáta, a to specifickou třídu supernov, které produkují mnoho radioaktivního titanu, jež svým rozpadem uvolňuje pozitrony.
Pozitrony se díky radioaktivitě tvoří i na Zemi, ale tady se téměř okamžitě srazí s elektronem, kvůli čemuž se obě částice vzájemně zničí a vytvoří foton. Jenomže ve vesmíru je materiálu, a to především v mezihvězdném prostoru, velice málo, takže pozitrony tam mohou putovat prostorem dle odhadů i přes 100.000 let, než se s něčím srazí. To je dost dlouho na to, aby se jejich šířením skryly zdroje jejich vzniku. Právě proto je složité je najít, když k nám přichází jen známky srážek pozitronů rozprostřené na celém pozadí galaxie.
Zvýšená koncentrace pozitronů se ukazovala v oblasti výběžku ve středu galaxie, kde není moc hvězd, což by ukazovalo na temnou hmotu. Jenomže fotony putující z této oblasti nemají vysokou energii, takže ani samotné pozitrony nebudou vysokoenergetické, což by mělo kolize temné hmoty vylučovat stejně jako vznik z jiných exotických zdrojů.
Ovšem muse INTEGRAL evropské ESA ukazuje, že z oblasti centrálního disku galaxie přichází více fotonů jako pozůstatků srážek hmoty a antihmoty, než se tušilo. Mnoho pozitronů z výběžku má být také tvořeno tamní centrální černou dírou a pokud se ta započte, pak by už mělo být vše s ohledem na poměr hvězd mezi výběžkem a centrálním diskem v pořádku. Toto zjištění tak vrátilo supernovy opět do hry jako zdroje antihmoty.
Pak už je vše v podstatě zřejmé. V supernovách se tvoří mnoho těžkých prvků, z nichž je řada radioaktivních. My už známe tři izotopy, které svým rozpadem uvolňují pozitrony, a to 56Ni, 44Ti a 26Al. Z toho má nejkratší poločas rozpadu 56Ni, a to pouze šest dní, takže pozitrony jsou uvolněny nejspíše ještě v době, kdy je kolem dost materiálu, takže se ihned s něčím srazí. Zato 26Al má zase poločas rozpadu deset tisíc let a díky tomu uvolňuje pozitrony daleko od jiných zdrojů záření, takže jdou výsledné fotony detekovat a díky tomu víme, že jich je příliš málo, a sice jen cca desetina množství, které má být s hvězdami spojeno. Zbývá tak 44Ti s poločasem rozpadu 60 let. To je dostatečno dlouho, aby se tak stalo už v řídkém prostoru daleko od supernov a my můžeme díky tomu také pozorovat poblíž u nich vzniklé fotony, jichž ale také nemělo být dost.
Právě zde nastupuje speciální třída supernov (označují se jako SN 1991bg-like), která vzácně produkuje neobvyklé množství titanu. Tyto supernovy vznikají, když blízce obíhají kolem sebe dvě hvězdy střední velikosti, přičemž z jedné se má postupně stát bílý trpaslík plný uhlíku a kyslíku a z druhého hvězda tvořená téměř čistým heliem. Když se konečně srazí, výsledná exploze uvolní do vesmíru mnoho středně těžkých prvků jako vápníku, chromu a především titanu. Studie také vypočítává, že těchto supernov má být dost na to, aby do celé galaxie od nich proudil v podstatě nepřetržitý přídel 44Ti, ale stále není jasné, zda to je dost na zajištění zbývajících 90 % vedle 26Al. Zde už autoři vyzývají další výzkumníky, kteří mají k dispozici lepší modely supernov, kteří by mohli přinést přesnější simulace takového typu vesmírných explozí.
Zdroj: Ars Technica
Pozitrony se díky radioaktivitě tvoří i na Zemi, ale tady se téměř okamžitě srazí s elektronem, kvůli čemuž se obě částice vzájemně zničí a vytvoří foton. Jenomže ve vesmíru je materiálu, a to především v mezihvězdném prostoru, velice málo, takže pozitrony tam mohou putovat prostorem dle odhadů i přes 100.000 let, než se s něčím srazí. To je dost dlouho na to, aby se jejich šířením skryly zdroje jejich vzniku. Právě proto je složité je najít, když k nám přichází jen známky srážek pozitronů rozprostřené na celém pozadí galaxie.
Zvýšená koncentrace pozitronů se ukazovala v oblasti výběžku ve středu galaxie, kde není moc hvězd, což by ukazovalo na temnou hmotu. Jenomže fotony putující z této oblasti nemají vysokou energii, takže ani samotné pozitrony nebudou vysokoenergetické, což by mělo kolize temné hmoty vylučovat stejně jako vznik z jiných exotických zdrojů.
Ovšem muse INTEGRAL evropské ESA ukazuje, že z oblasti centrálního disku galaxie přichází více fotonů jako pozůstatků srážek hmoty a antihmoty, než se tušilo. Mnoho pozitronů z výběžku má být také tvořeno tamní centrální černou dírou a pokud se ta započte, pak by už mělo být vše s ohledem na poměr hvězd mezi výběžkem a centrálním diskem v pořádku. Toto zjištění tak vrátilo supernovy opět do hry jako zdroje antihmoty.
Pak už je vše v podstatě zřejmé. V supernovách se tvoří mnoho těžkých prvků, z nichž je řada radioaktivních. My už známe tři izotopy, které svým rozpadem uvolňují pozitrony, a to 56Ni, 44Ti a 26Al. Z toho má nejkratší poločas rozpadu 56Ni, a to pouze šest dní, takže pozitrony jsou uvolněny nejspíše ještě v době, kdy je kolem dost materiálu, takže se ihned s něčím srazí. Zato 26Al má zase poločas rozpadu deset tisíc let a díky tomu uvolňuje pozitrony daleko od jiných zdrojů záření, takže jdou výsledné fotony detekovat a díky tomu víme, že jich je příliš málo, a sice jen cca desetina množství, které má být s hvězdami spojeno. Zbývá tak 44Ti s poločasem rozpadu 60 let. To je dostatečno dlouho, aby se tak stalo už v řídkém prostoru daleko od supernov a my můžeme díky tomu také pozorovat poblíž u nich vzniklé fotony, jichž ale také nemělo být dost.
Právě zde nastupuje speciální třída supernov (označují se jako SN 1991bg-like), která vzácně produkuje neobvyklé množství titanu. Tyto supernovy vznikají, když blízce obíhají kolem sebe dvě hvězdy střední velikosti, přičemž z jedné se má postupně stát bílý trpaslík plný uhlíku a kyslíku a z druhého hvězda tvořená téměř čistým heliem. Když se konečně srazí, výsledná exploze uvolní do vesmíru mnoho středně těžkých prvků jako vápníku, chromu a především titanu. Studie také vypočítává, že těchto supernov má být dost na to, aby do celé galaxie od nich proudil v podstatě nepřetržitý přídel 44Ti, ale stále není jasné, zda to je dost na zajištění zbývajících 90 % vedle 26Al. Zde už autoři vyzývají další výzkumníky, kteří mají k dispozici lepší modely supernov, kteří by mohli přinést přesnější simulace takového typu vesmírných explozí.
Zdroj: Ars Technica
