Excesul de antielectroni nu provine de la stelele moarte din apropiere, spune studiul

Noile observații ale nucleelor ​​învolburate ale stelelor moarte au adâncit misterul din spatele unui abundent de particule de antimaterie care plouă pe Pământ din spațiu.

Particulele sunt antielectroni, cunoscuți și sub numele de pozitroni, și ar putea fi un semn al materiei întunecate – vinovatul exotic și neidentificat care alcătuiește cea mai mare parte a masei universului. Dar explicații mai banale sunt, de asemenea, plauzibile: pozitronii ar putea fi aruncați din pulsarii din apropiere, rămășițele care se rotesc ale stelelor explodate, de exemplu. Dar cercetătorii de la High-Altitude Water Cherenkov Observatory, sau HAWC, au pus acum sub semnul întrebării ipoteza pulsarului într-o lucrare publicată în 17 noiembrie. Ştiinţă.

Deși noile observații nu susțin direct explicația materiei întunecate, „dacă aveți câteva alternative și puneți la îndoială una dintre ele, atunci cealaltă devine mai probabilă”, spune Jordan Goodman, cercetător HAWC de la Universitatea din Maryland din College Park. .

Pământul este scăldat în mod constant în raze cosmice, particule din spațiu care includ protoni, nuclee atomice, electroni și pozitroni. Mai multe experimente menite să detecteze ploile de particule care călătoresc în spațiu au găsit mai mulți pozitroni de înaltă energie decât se aștepta (SN: 5/4/13, str. 14), iar astrofizicienii au dezbătut de atunci sursa excesului de pozitroni. Particulele de materie întunecată care se anihilează unele pe altele ar putea produce teoretic perechi de electroni și pozitroni, dar la fel pot produce alte surse, cum ar fi pulsarii.

Totuși, nu era sigur dacă pozitronii pulsarilor vor ajunge pe Pământ în număr suficient de semnificativ pentru a explica excesul. Cercetătorii HAWC au testat modul în care pozitronii călătoresc prin spațiu, măsurând razele gamma, sau lumina de înaltă energie, de la doi pulsari din apropiere – Geminga și Monogem – la aproximativ 900 de ani lumină distanță. Aceste raze gamma sunt produse atunci când pozitronii și electronii energetici se lovesc de particule de lumină cu energie scăzută, producând radiații de energie mai mare.

Mărimea și intensitatea strălucirii razelor gamma rezultate au indicat că pozitronii s-au disipat încet din locurile natale ale pulsarilor, fiind blocați de câmpurile magnetice care pătrund în galaxie și răsucesc traiectoriile particulelor. Această plecare lentă sugerează că particulele nu ar fi ajuns până la Pământ, concluzionează cercetătorii și, prin urmare, nu ar fi putut explica excesul.

Astrofizicianul Dan Hooper de la Fermilab din Batavia, Ill., nu este de acord. Încă crede că pulsarii sunt cea mai bună explicație pentru antimateria necinstită. Măsurătorile razelor gamma sunt doar o metodă pentru a studia modul în care particulele de raze cosmice se propagă prin spațiu. Alte metode indică faptul că pozitronii pulsarilor ar trebui să poată efectua călătoria prin galaxie suficient de rapid pentru a ajunge pe Pământ, spune el. „Am toată încrederea că acele particule ajung acum în sistemul solar.”

Excluderea pulsarilor tot nu ar arăta cu degetul către materia întunecată. „Cred că au argumentat bine că acești pulsari nu sunt sursa”, spune astrofizicianul Gregory Tarlé de la Universitatea din Michigan din Ann Arbor. În schimb, Tarlé crede că oamenii de știință pot explica excesul de pozitroni înțelegând mai bine ce se întâmplă pe măsură ce particulele de raze cosmice călătoresc prin spațiu. Protonii care interacționează cu mediul interstelar – particulele care pătrund în spațiile dintre stele – ar putea produce pozitroni care ar explica observațiile, fără a invoca nici materia întunecată, nici pulsari.

Conflictul îi lasă pe fizicieni cu munca depusă pentru ei. „Pentru a demonstra că este materie întunecată, trebuie să dovediți că nu este ceva obișnuit”, spune cercetătorul HAWC Brenda Dingus de la Laboratorul Național Los Alamos din New Mexico. Deși noul rezultat îi defavorizează pe cei mai evidenti candidați obișnuiți, spune Dingus, alte posibilități sunt încă în curs. „Trebuie să căutăm mai mult.”