قد تحل مواجهة المستعرات الأعظمية لغز المادة المضادة البالغ من العمر 40 عامًا

دائرتان من الأجرام السماوية الساطعة تحيط بها دوامة من الأمواج في الفضاء

قزمان أبيضان يتجهان نحو تصادم في الرسم التوضيحي لهذا الفنان. يشير بحث جديد إلى أن كثرة البوزيترونات في مجرة ​​درب التبانة يمكن أن تأتي من نوع متخصص من المستعرات الأعظمية من تصادم الأقزام البيضاء منخفضة الكتلة - وهو انفجار يصعب اكتشافه ، ولكنه غني بالنظائر المشعة التي تولد هذا النوع من المادة المضادة. (رصيد الصورة: NASA / Tod Strohmayer (GSFC) / Dana Berry (مرصد Chandra X-Ray))



توصلت دراسة جديدة إلى أن غالبية المادة المضادة التي تنتشر في مجرة ​​درب التبانة قد تأتي من اصطدام بقايا النجوم الميتة.



قال باحثو الدراسة إن العمل قد يحل لغزًا في الفيزياء الفلكية عمره 40 عامًا.

لكل جسيم من مادة عادية ، هناك نظير المادة المضادة مع الشحنة الكهربائية المعاكسة ولكن نفس الكتلة. الجسيم المضاد للإلكترون سالب الشحنة ، على سبيل المثال ، هو البوزيترون موجب الشحنة. [هل ستعزز المادة المضادة السفن الفضائية الأولى؟ ]



عندما يلتقي الجسيم بجسيمه المضاد ، فإنهما يبيدان بعضهما البعض ، مما يعطي دفعة من الطاقة. فجرام من المادة المضادة يبيد جرامًا واحدًا من المادة سيطلق حوالي ضعف كمية الطاقة التي أسقطتها القنبلة النووية على هيروشيما باليابان.

منذ أكثر من 40 عامًا ، اكتشف العلماء لأول مرة أن نوع أشعة جاما التي تنبعث عند القضاء على البوزيترونات تنبعث من جميع أنحاء المجرة. أشارت النتائج التي توصلوا إليها إلى أن 10 ^ 43 بوزيترونًا - أي 1 مع 43 صفرًا خلفه - يتم إبادتها في مجرة ​​درب التبانة كل ثانية. الغريب أن معظم هذه البوزيترونات تم اكتشافها في الانتفاخ المركزي للمجرة بدلاً من قرصها الخارجي ، على الرغم من أن الانتفاخ يستضيف أقل من نصف كتلة درب التبانة.

يمكن أن تكون هذه البوزيترونات قد انبعثت من مادة مشعة صنعتها النجوم. ومع ذلك ، لعقود من الزمان ، لم يتمكن الباحثون من تحديد نوع من النجوم يمكن أن يولد مثل هذه الكميات الهائلة من المادة المضادة. أدى ذلك إلى اقتراحات مفادها أن العديد من البوزيترونات يمكن أن تنشأ من مصادر غريبة ، مثل الثقب الأسود الهائل الذي يُعتقد أنه موجود في مركز المجرة ، أو من جسيمات المادة المظلمة التي تبيد بعضها البعض.



قال رولاند كروكر ، المؤلف الرئيسي للعمل الجديد وعالم الفيزياء الفلكية للجسيمات في الجامعة الوطنية الأسترالية في كانبيرا: `` أصل هذه البوزيترونات هو لغز عمره 40 عامًا في الفيزياء الفلكية. '' وتشير الدراسة الجديدة إلى أن نوعًا من المستعر الأعظم - انفجار كارثي من نجم - يمكن أن يولد كميات هائلة من البوزيترونات التي رآها البحث السابق وشرح المواقع في المجرة التي تم اكتشافها منها.

قال كروكر لموقع ProfoundSpace.org: `` لست بحاجة إلى أي شيء غريب مثل المادة المظلمة لشرح البوزيترونات.

ركز العلماء على نوع من المستعر الأعظم يعرف باسم SN 1991bg-like ، والذي تم اكتشافه في مجرات أخرى. على عكس معظم المستعرات الأعظمية ، التي يمكن أن تتفوق لفترة وجيزة على جميع النجوم الأخرى في مجراتها ، فإن هذا النوع من المستعرات الأعظمية لا يولد الكثير من الضوء المرئي وهو نادر إلى حد ما ، ولهذا السبب تجنب اكتشافه في مجرة ​​درب التبانة ، كما قال كروكر.



اقترح بحث سابق أن هذه المستعرات الأعظمية الخافتة تحدث عندما يندمج قزمان أبيضان. الأقزام البيضاء هي نوى فائقة الكثافة بحجم الأرض من النجوم الميتة تُترك عندما تستنفد النجوم وقودها وتفقد طبقاتها الخارجية. ستصبح معظم النجوم ، بما في ذلك الشمس ، أقزامًا بيضاء يومًا ما.

على وجه التحديد ، يُعتقد أن هذه المستعرات الأعظمية الخافتة تحدث عندما يصطدم قزمان أبيضان منخفضان الكتلة - أحدهما غني بالكربون والأكسجين والآخر غني بالهيليوم - معًا. على الرغم من أن هذه المستعرات الأعظمية أندر من المستعرات الأعظمية العادية ، إلا أنها تولد كميات أكبر بكثير من النظير المشع المعروف باسم تيتانيوم 44 ، والذي يعطي أنواعًا من البوزيترونات التي اكتشفها علماء الفلك وهي تتحرك عبر مجرة ​​درب التبانة.

يقترح العمل الجديد أن تلك المستعرات الأعظمية يمكن أن تكون كافية لتكوين كل البوزيترونات غير المبررة ، وبالتالي حل اللغز على مستوى المجرة.

في حين أن معظم المستعرات الأعظمية تحدث عندما تموت النجوم الشابة الضخمة ، فإن المستعرات الأعظمية الشبيهة بـ SN 1991bg توجد في الأحياء الأكثر ثراءً في النجوم الأقدم التي يتراوح عمرها بين 3 مليارات و 6 مليارات سنة. يمكن أن يفسر هذا الاختلاف العمري سبب ظهور البوزيترونات المكتشفة سابقًا في الغالب في الانتفاخ المركزي لمجرة درب التبانة ، والذي يحتوي على نسبة أكبر من النجوم الأكبر سناً من القرص الخارجي للمجرة.

وقال كروكر إن مصادر أخرى قد تساهم في بعض البوزيترونات التي اكتشفها العمل السابق. ومع ذلك ، `` فهي ليست ضرورية ، نظرًا لأن المستعر الأعظم الذي يشبه SN1991bg يمكن أن يفسر أساسًا ظواهر البوزيترون بأكملها. 'في نموذجنا ، تم تفسير ذلك على أنه بسبب النجوم القديمة الموزعة على مقياس 200 فرسخ فلكي [650 سنة ضوئية] حول الثقب الأسود الهائل للمجرة ، لكن الثقب الأسود نفسه هو مصدر بديل مثير للاهتمام.'

شرح العلماء بالتفصيل النتائج التي توصلوا إليها على الإنترنت في 22 مايو في مجلة Nature Astronomy.

تابع تشارلز كيو تشوي على تويتر تضمين التغريدة . تابعنا تضمين التغريدة و موقع التواصل الاجتماعي الفيسبوك و + Google . المقالة الأصلية بتاريخ موقع demokratija.eu .