هناك توهج غريب في مركز مجرتنا ، وليس ما كنا نظن أنه كان

(تعاون ناسا / وزارة الطاقة / فيرمي لات)

يتوهج مركز مجرة ​​درب التبانة. نعم ، هناك قطعة كبيرة ' ثقب أسود هناك ، وهي منطقة نشطة للغاية ، ولكن هناك توهج إضافي لأشعة غاما عالي الطاقة ، يتجاوز النشاط الذي نعرفه ، وهو شيء لم يتم شرحه بعد.

يُطلق على هذا التوهج اسم Galactic Center GeV Excess (GCE) ، ويحاول علماء الفلك اكتشافه منذ سنوات. أحد التفسيرات التي نوقشت بشدة هو أن التوهج قد ينتج نظريًا عن طريق إبادة المادة المظلمة - لكن البحث الجديد هو مسمار في نعش تلك الفكرة.

في سلسلة من النماذج الشاملة التي تتضمن التطورات الأخيرة في محاكاة انتفاخ المجرة والمصادر الأخرى لانبعاثات أشعة غاما في مركز المجرة ، استبعد فريق من علماء الفيزياء الفلكية أن تكون المادة المظلمة هي مصدر التوهج.

يقول الفريق إن هذا الاكتشاف يعطي المادة المظلمة مساحة أقل للاختباء - وضع قيود أقوى على خصائصه يمكن أن تساعد في عمليات البحث المستقبلية.

لمدة 40 عامًا أو نحو ذلك ، كان المرشح الرئيسي للمادة المظلمة بين علماء فيزياء الجسيمات هو جسيم حراري ضعيف التفاعل وضعيف النطاق ، قال عالم الفيزياء الفلكية كيفورك أبازاجيان من جامعة كاليفورنيا ، إيرفين (UCI).

هذه النتيجة لأول مرة تستبعد هذا المرشح يصل إلى جسيمات عالية الكتلة للغاية.

تمت ملاحظة الحملة العالمية للتعليم لأول مرة منذ ما يزيد قليلاً عن عقد من الزمان ، عندما كان تلسكوب فيرمي الفضائي لأشعة جاما بدأ مسح المنطقة. أشعة جاما هي الموجات الكهرومغناطيسية الأعلى طاقة في الكون ، وتنتجها أكثر الأجسام كثافة ، مثل النجوم النابضة ميلي ثانية النجوم النيوترونية ، النجوم النيوترونية المتصادمة ، الثقوب السوداء ، والمستعرات الأعظمية.

كانت المشكلة ، عندما حان الوقت لتحليل ملاحظات فيرمي ، بعد طرح جميع مصادر أشعة غاما المعروفة ، انتهى بنا الأمر بتوهج أشعة غاما في قلب مجرة ​​درب التبانة لا يمكن تفسيره.

في الفضاء ، عندما تجد شيئًا لا يمكن تفسيره ، فمن المنطقي محاولة مطابقته مع أشياء أخرى لا يمكن تفسيرها - مثل المادة المظلمة. هذا هو الاسم الذي نطلقه على الكتلة غير المرئية التي تضيف الجاذبية إلى الكون.

يمكننا اكتشاف المادة المظلمة بشكل غير مباشر ، لأن الأشياء تتحرك بشكل مختلف عما ينبغي لها أن تفعل إذا كان للأشياء المرئية تأثير فقط ، لكننا لا نعرف ما هي في الواقع.

ومع ذلك ، في حين أننا لا نستطيع اكتشاف المادة المظلمة مباشرة ، فمن المحتمل أنها تنتج إشعاعات يمكننا رؤيتها.

إذا اصطدمت أنواع من جسيمات المادة المظلمة تسمى الجزيئات الضخمة ذات التفاعل الضعيف ، أو WIMPs ، مع بعضها البعض - مثل الاصطدامات في مسرعات الجسيمات - فإنها ستفني بعضها البعض ، وتنفجر في وابل من الجسيمات الأخرى ، بما في ذلك فوتونات أشعة جاما. مثل هذه الاصطدامات تم طرحها كآلية محتملة لإنتاج الحملة العالمية للتعليم.

يقول المؤلفون إن العديد من الدراسات لم تجد أي دليل على تصادمات WIMP ، لكن هذه الورقة الجديدة تعد خطوة للأمام.

'في العديد من النماذج ، يتراوح هذا الجسيم من 10 إلى 1000 ضعف كتلة البروتون ، مع كون الجسيمات الأكثر ضخامة أقل جاذبية من الناحية النظرية مثل جسيم المادة المظلمة ،' قال عالم الفيزياء الفلكية من UCI مانوج كابلينغات .

في هذه الورقة ، نتخلص من المواد المظلمة المرشحة على النطاق المفضل ، وهو تحسن كبير في القيود التي نضعها على الاحتمالات التي تمثل المادة المظلمة.

على مدى ثلاث سنوات ، جمع الفريق مجموعة واسعة من سيناريوهات نمذجة أشعة جاما لمركز المجرة وانتفاخها - وهي مجموعة النجوم المكدسة بإحكام والتي تتركز حول المركز. لقد شملوا جميع المصادر التي يمكنهم الحصول عليها - تكوين النجوم ، فقاعات فيرمي ، تفاعلات الأشعة الكونية مع الغاز الجزيئي ، والنجوم النيوترونية والميلي ثانية النجوم النابضة .

وجدوا أنه بمجرد أن يأخذوا كل شيء في الحسبان ، لم يتبق سوى مساحة صغيرة جدًا لإبادة WIMP. بين جميع مصادر أشعة غاما هذه ، 'لا يوجد فائض كبير في GC يمكن أن يُعزى إلى إبادة DM ،' يكتب الباحثون في ورقتهم .

وجد بحث سابق أن توزيع أشعة جاما في مركز المجرة لا يتوافق أيضًا مع إبادة المادة المظلمة. إذا كانت WIMPs هي الجاني ، فسيكون التوزيع سلسًا - ولكن بدلاً من ذلك ، فإن فوتونات أشعة جاما موزعة في كتل كما تتوقع أن تجده من مصادر محددة ، مثل النجوم.

وفقًا للبحث الجديد ، فإن توزيع النجوم في الانتفاخ غير متسق أيضًا مع وجود مادة مظلمة إضافية.

هذا لا يعني أن المادة المظلمة في مركز مجرتنا لا يمكن أن تكون من نوع افتراضي ، ضخم ، ضعيف التفاعل. لقد حكم الفريق للتو تلك الخاصة بكتلة يتم البحث عنها بشكل شائع ، ثم بعضها. يلاحظ الفريق أن النتائج التي توصلوا إليها لا تزال تؤيد بشدة وجود أصل فيزيائي فلكي للحملة العالمية للتعليم.

تقيد دراستنا نوع الجسيمات الذي يمكن أن تكون عليه المادة المظلمة ، قال Kaplinghat . إن الأدلة المتعددة على وجود المادة المظلمة في المجرة قوية ولا تتأثر بعملنا.

مما يعني أنه سيتعين علينا التفكير كثيرًا خارج الصندوق للعثور عليه.

تم نشر البحث في المراجعة الجسدية د .

من نحن

نشر حقائق تقارير مستقلة ومثبتة عن الصحة والفضاء والطبيعة والتكنولوجيا والبيئة.