Evropská vesmírná agentura (ESA) oznámila objev asymetrického oblaku antihmoty v centrální části Galaxie. Snímky pořídila družice Integral (International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory), která obíhá kolem Země od roku 2002. Vzhledem k nečekanému tvaru oblaku je tento objev novým klíčem k objasnění původu antihmoty.

družice Integral (zdroj: ESA)

Tato pozorování podstatně snížila šance, že antihmota vzniká anihilací nebo rozpadem temné hmoty.

Georg Weidenspointner z Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics spolu s mezinárodním týmem astronomů objevil oblak díky záření gama, které vysílá, když se jednotlivé částice antihmoty, v tomto případě pozitrony, potkají se svými protějšky z normální hmoty – elektrony – a navzájem se anihilují.

Jedním z projevů pozitron-elektronové anihilace je gama záření o energii 511 keV (kiloelektronvoltů). O původu těchto pozitronů se živě debatuje už od objevu vyzařování o energii 511 keV z centra Galaxie v 70. letech. Poprvé bylo zachyceno detektory gama záření vypouštěnými v meteorologických balonech.

Kde se bere antihmota?

Někteří astronomové se domnívají, že pozitrony by mohly vznikat při explozích hvězd. Při těchto mohutných explozích se totiž formují vysokoenergetické částice a některé z nich při rozpadu uvolňují pozitrony. Není ale jisté, zda tyto pozitrony mají možnost uniknout ze zbytků hvězdy v dostatečném množství na to, aby tohle vysvětlovalo velikost pozorovaného oblaku.

Rozložení záření o energii 511 keV (vlevo) a dvojhvězd typu LMXB (vpravo). Zdroj: ESA

Jiní uvažovali o tom, jestli za vším nestojí nějaké exotičtější procesy. Z dřívějších výsledků, kdy bylo k dispozici mnohem méně dat, se pozitronový oblak zdál být sférický a soustředěný do centra Galaxie. Tento tvar a umístění odpovídal očekávanému rozložení temné hmoty v centru naší Galaxie, takže se objevily domněnky, že temná hmota anihiluje nebo se rozpadá na dvojice pozitronů a elektronů, které poté anihilují, a tím produkuje gama záření.

Kamenem úrazu této myšlenky je, že předpokládá mnohem menší hmotnost částic temné hmoty než většina teorií.

Nové výsledky poskytují astronomům cenný nový klíč a vylučují temnou hmotu z kandidátů na původce antihmoty. Za galaktickým středem už totiž oblak není sférický, naopak je na jedné straně od galaktického jádra vychýlený do dvojnásobné vzdálenosti než na druhé. Takového rozložení je velmi neobvyklé, protože plyn ve vnitřní části Galaxie je rozprostřen relativně rovnoměrně.

Stejně důležité je zjištění, že populace dvojhvězd je výrazně excentrická, což souhlasí s polohou oblaku antihmoty. To naznačuje, že tyto objekty, známé jako „tvrdé LMXB“, jsou zodpovědné za majoritní množství antihmoty.

Mohou za to dvojhvězdy

LMXB je hvězdný systém, v němž relativně normální hvězdu požírá blízký zbytek po výbuchu supernovy, což může být jak neutronová hvězda, tak černá díra. Gravitační pole mrtvé hvězdy je tak silné, že vytrhává plyny z normální hvězdy. Jak plyn ve spirále dopadá na mrtvou hvězdu, zahřívá se natolik, že v poli intenzivního záření mohou být spontánně generovány pozitron-elektronové páry. Emise 511 keV je pravděpodobně příliš slabá na to, aby družice Integral mohla detektovat jednotlivé LMXB

„Jednoduché odhady naznačují, že přibližně polovina a možná všechna antihmota pochází z rentgenových dvojhvězd,“ říká Weidenspointner. Druhá polovina by mohla pocházet z podobných procesů probíhajících v okolí galaktické centrální černé díry a různých výbuchů hvězd. Weidenspointner poukazuje na to, že asymetrické rozložení LMXB je neobvyklé, protože hvězdy jsou po Galaxii rozprostřeny víceméně rovnoměrně. Bude potřeba dalších výzkumů, aby se pozorované rozložení potvrdilo.

Integral je v současnosti jediná družice, která může sledovat 511 keV záření a LMXB. Astronomové budou dál pozorně sledovat, zda objeví další LMXB a pokud ano, kde se nacházejí.

„Spojení mezi LMXB a antihmotou dosud není dokázáno, ale jde o sobě odpovídající jevy,“ říká Weidenspointner. Tento objev má pro astrofyziku velký význam, protože snižuje požadavek na přítomnost temné hmoty v centru naší galaxie.

Objev byl publikován 10. ledna v článku Georga Weidenspointnera ‘An asymmetric distribution of positrons in the galactic disk revealed by gamma rays’ v časopise Nature.

Zdroj: http://www.esa.int/esaCP/SEMKTX2MDAF_Expanding_0.html

Článek přeložila Petra Hyklová.