2009.07.13. - Nem a sötét anyag okozza a Tejútrendszer rejtélyes gammasugárzását

Az ESA INTEGRAL nevű műholdja által mért adatok új értelmezése szerint a Galaxis belső részeiből érkező rejtélyes gammasugárzás-többlet mégsem a sötét anyaggal hozható összefüggésbe.

Jól ismert tény, hogy a Tejútrendszerben a normál anyag mellett ún. antianyag is van, leginkább pozitronok formájában. Ez a szubatomi részecske az elektronnal majdnem minden tulajdonságában megegyezik, attól csak az elektromos töltésének előjele különbözteti meg. Míg az elektronok esetében ez negatív, a pozitronok pozitív töltéssel rendelkeznek. A pozitronok keletkezésükkor a fényéhez nagyon közeli sebességet szereznek, s több ezer fényévet is megtehetnek, mire a sűrű gázfelhőkben annyira lelassulnak, hogy kölcsönhatásba tudnak lépni egy ellentétes töltésű párjukkal, aminek eredménye az ún. annihiláció: a két részecske megszűnik létezni, a nyugalmi tömegüknek megfelelő 2x511 keV energia pedig két gammafoton formájában szétsugárzódik.

Fantáziarajz az ESA gammasugárzást vizsgáló INTEGRAL műholdjáról.
[ESA]

Az ESA INTEGRAL (INTErnational Gamma-Ray Astrophysics Laboratory) műholdjának elmúlt öt évben végzett mérései szerint a tejútrendszerbeli gammasugárzás eloszlása nem az előzetes várakozásoknak megfelelő, galaxisunk központi területei irányából 50 százalékkal több sugárzást detektáltak, mint a Tejútrendszer külső részeiről. Ezt az aszimmetriát sokan az elképzelések szerint az Univerzum nagy részét kitevő, s a normál anyaggal elektromágneses úton nem, csak gravitációsan kölcsönható sötét anyaggal hozták összefüggésbe.

A gammasugárzás mért eloszlása Richard Rothschild és Richard Lingenfelter (University of California, San Diego) szerint azonban a sötét anyag nélkül is értelmezhető, mégpedig a nagytömegű csillagok szupernóva-robbanásakor keletkező radioaktív elemek (pl. nikkel, titán, alumínium) bomlása során létrejövő pozitronok és elektronpárjaik kölcsönhatásának segítségével.

Lingenfelter szerint a központi dudor vártnál kétszer nagyobb pozitron-elektron annihilációs rátájának oka a következő. A külső területeken a szupernóva-robbanások során keletkezett radioaktív nehéz elemek bomlásából származó pozitronok könnyebben el tudnak szökni a korongból, így az annihiláció nem a diszkben, hanem a halóban következik be. A sűrűbb centrális területekről azonban sokkal kisebb arányban tudnak csak kijutni, így az ott keletkezett pozitronok és elektronok szétsugárzódásának jelentős része magában a dudorban következik be.

Ha a központi részek gammasugárzás-többletének a sötét anyaghoz lenne köze, akkor fel kellene tenni, hogy a pozitronok a keletkezési helyükhöz, tehát a szupernóva-robbanásokhoz nagyon közel semmisülnek meg. Lingenfelter szerint azonban vizsgálataik alapján egyáltalában nem ez a helyzet, s ez is alátámasztja azt, hogy a sötét anyagnak ebben a problémában nincs szerepe.

Az eredményeket részletező szakcikk az Astrophysical Journal c. folyóiratban jelent meg.

Forrás:

• Astronomy Now Online 2009.07.10.
• arXiv:0904.1025v3 [astro-ph.HE]