A Fermi Űrteleszkóp csapata sötét galaxiseket talált az égen, csillagok nélkül, de a sötét anyag füstölve. A felfedezők még nem hisznek a leletben, és lehetetlen függetlenül ellenőrizni az eredményeket - a tudósok nem fedik fel, hol vannak a jelöltek
A két kultúra - a fizikusok és a dalszövegírók - nagy konfliktusán kívül, amelyet Charles Snow brit pontosan 50 évvel ezelőtt hozott forgalomba, évszázadok óta van egy kis konfliktus is, amely kizárólag a „fizikusokat” érinti. Ez egy összecsapás az elmélet és a kísérlet között, amelyben az előbbiek általában a gondatlan liberálisok, az utóbbiak pedig felelős konzervatívok szerepét játsszák.
Az asztrofizikában az elmúlt néhány évben ez a konfliktus még soha nem nyilvánult meg olyan nyilvánvalóan, mint a sötét anyag részecskék történetében, amelyek átalakulása olyan anyaggá alakul, amelyhez megszoktuk, amire egyes tudósok látnak, míg mások nem. Mindkét vélemény ugyanazon adatokon alapul.
Paparazzi és PAMELA
Bomlás és megsemmisítés A
bomlást úgy nevezzük, hogy a részecskék spontán bomlásúak, például egy uránmag vagy egy neutron, amely bármely atommagot elhagy. A megsemmisítés a részecskék kölcsönös megsemmisítése, amikor találkoznak egymással, például egy elektron és egy pozitron, és általában az anyag és az antianyag megsemmisítése.
A lebomlás mértéke csak az instabil részecskék számától függ, és a pusztulási jel határozza meg a részecskék ütközésének gyakoriságát. Ezért a lebomlás aránya arányos a sűrűséggel, a megsemmisülési arány pedig arányos e mennyiség négyzetével. A csillagászok így reménykednek megkülönböztetni a megsemmisülést a pusztulástól a megfigyelési adatokban.
A szenvedély legnagyobb feszültségét 2008 közepén érte el, amikor a PAMELA nemzetközi tudományos kísérlet az orosz műholdas Resurs-DK fedélzetén felfedezte a túlzottan nagy energiájú pozitronokat a Nap közelében. Lehetséges, hogy születtek az egzotikus részecskék spontán pusztulása vagy kölcsönös megsemmisítése során, amelyek állítólag sötét anyagot alkotnak.
Természetesen más magyarázatok is vannak, de a láthatatlan anyag „látásának” lehetősége annyira vonzó volt, hogy a közzé nem tett PAMELA-adatok megszerzése érdekében, amelyekről pletykák terjedtek az asztrofizikai környezetben, sok fiatal teoretikus kiment. Néhányan még a nyilvánosságra nem hozott PAMELA táblázatokat fényképezték a mobiltelefonokon a projekt résztvevőinek konferenciáin a jelentések során, és ezek alapján elméleti cikkeket írtak. Az ilyen bátor lelkeket, amelyek megsértik a tudományos közösség íratlan etikai szabályait, még "tudományos paparazzi" -nak hívták.
Ennek eredményeként a PAMELA-adatokat mindazonáltal hivatalosan közzétették, ám ezek még mindig nem értelmezik egyértelműen. Valaki azt gondolja, hogy ezek sötét részecskék nyomai, valaki a Nap közelében lévő neutroncsillagokat hibáztatja megjelenésük miatt, valaki általában úgy véli, hogy a PAMELA berendezés működésében nem észlelt szisztematikus hibákról beszélünk.
Köd, köd
Sokan azt remélték, hogy a helyzetet tisztázzák a Fermi Űrmegfigyelő Intézet elindítása, amely nagyon magas energiájú fotonokat észlel. Ezek előállíthatók a rendes fény és az energiaigényes töltésű részecskék kölcsönhatása révén (ez az úgynevezett Compton-visszacsatolás). És így remélte a tudósok, hogy tisztázzák a helyzetet a PAMELA adatokkal.
WMAP-köd A WMAP
a galaxis közepén túlzott mennyiségű mikrohullámú sugárzást talált - az úgynevezett "WMAP-ködöt", amely az adatokban marad, miután minden ismert mikrohullámú forrást kivontak tőlük. Ennek egyik legvalószínűbb magyarázata az energiájú elektronok szinkrotron sugárzása, amelyek a csillagközi mágneses mezők indukciós vonalán végződnek. Pontosan ugyanazon elektronokon, az inverz Compton hatás segítségével nagy energiájú fotonok állíthatók elő, amelyeket Fermi lát.
Ha a sötét anyag részecskéi valóban az energetikai pozitronok és elektronok forrásává válnak, akkor azoknak gyakrabban kell születniük, pontosan ott, ahol több sötét anyag van. A modern koncepciók szerint ezeket a helyeket a galaxisok központjainak tekintik. Tehát a csillagászok nagyon vágyakoztak arra, hogy Fermi a Tejút szívünk felé haladjon. Ráadásul a csillagászok néhány évvel ezelőtt nagyszámú elektronot kaptak a WMAP űrjárműtől.
Promóciós videó:
A Fermi 2008. júniusában lépett pályára, és néhány hónappal később megkezdte a tudományos adatok gyűjtését. A csoport szabályai szerint a távcső adatai csak egy évvel a megérkezésüket követően jelennek meg a nyilvános térben - annak érdekében, hogy az "elméleti szakemberek" be tudják húzni tőlük a fő tudományos krémet. Az év elején ősszel elfogyott, de az egyik elméleti csoport nem várt, és szinte megismételte a történetet a „tudományos paparazzi” -kal. Egy júliusban megjelent cikk szerint Fermi a galaktikus központ felé túlzott sugárzást észlel. Ezenkívül az előzetes elemzés kimutatta, hogy ez a sugárzás pontosan ugyanazon részecskékön generálható, amelyeket a PAMELA projekt elkapott.
Amikor a Fermi adatait mégis közzétették, a tudósok megismételték elemzésüket, és már magabiztosabban kijelentették: a "WMAP köd" mellett van egy "Fermi köd", amelybe a sötét anyag bomlásának vagy megsemmisítésének elmélete is jól illeszkedik. Ez a munka, amelyet Gregory Dobler, a Harvard Asztrofizikai Központja vezet, már nem szégyelli, hogy akár komoly tudósokra is hivatkozzon, bár eredményei nem különböznek túlságosan ugyanazon csoport korábbi munkájának következtetéseitől.
Mister No
Van azonban egy fontos figyelmeztetés. Még ha nagy számú nagy energiájú elektron és pozitron is létezik a galaktikus központ régiójában (és ennek kevésbé vannak kétségei ennek), akkor a sötét anyag részecskéiből származó eredetüket még be kell bizonyítani. Elvileg lehetnek más források is - például a szupernóva robbanásokból származó sokkhullámok vagy ugyanazok a neutroncsillagok, amelyek az ilyen robbanások helyén maradnak. A Galaxis központjának mindkettővel együtt kell lennie - egyszerűen azért, mert olyan sok csillag van, amelyek közül néhány előbb vagy utóbb felrobban. És annak ellenére, hogy az alternatív modelleket meglehetősen „távolról kell lehívni”, sokak számára ez még mindig elfogadhatóbb magyarázat, mint valamiféle sötét anyag.
"Dobler és a társaság lépett a vékony jégre" - figyelmeztette Elliot Bloom, a Fermi csapat kevés tiszta teoretikusának egyike a cikkük után. Szívében ennek a személynek valószínűleg küzdenie kell önmagával - egy olyan elméleti tudósnak, aki élete felét a sötét anyag természetének közvetett magyarázatára fordította, nemrégiben a Fermi együttműködés "Mr. No-já" vált. Őnek kell leggyakrabban kommentálnia azokat a munkákat, mint Dobler cikke, és meg kell győznie kollégáit és újságíróit arról, hogy az "indulás" következtetései legalább korai.
Ironikus módon, Bloom munkája (pdf fájl), amelyet az együttműködés nevében, plakát formájában mutattak be a washingtoni Fermi 2009 szimpóziumon, kezdheti meg egy új epizódot a sötét anyag megfigyelésével kapcsolatos történetben. E munka eredménye felhívta a figyelmet a híres fizikai pletykák melegágyára - a Resonaances blogra, amelyet Adam Falkowski lengyel fizikus tart fenn az Amerikai Rutgers Egyetemen.
Sötét galaxisok
Az alsó szerkezet problémája A
predikált elmélet és a Tejút és más galaxisok törpe műholdainak tényleges száma közötti eltérést alépítmény problémának nevezzük. Szabványos megoldása az, hogy törpe galaxisok vannak körülöttünk, de csillagok nem alakulnak ki bennük.
A legfrissebb bizonyítékok azt sugallják, hogy egy ilyen magyarázat valóban működhet: galaxisunk nemrégiben felfedezett műholdainak legkisebbje valójában csak néhány száz csillagot tartalmaz. De tömegük (a csillagok mozgása alapján becsülhető meg) sokkal nagyobb. Feltételezzük, hogy a legtöbb anyag sötét anyagban van.
A virágzás helyesen indokolt: annak érdekében, hogy kizárjuk az alternatívát az ütéshullámok elektronjainak gyorsulásával, meg kell nézni, ahol a szupernóvák nem robbannak fel. Ideális esetben - ahol egyáltalán nincs csillag, és a sötét anyagnak is meg kell lennie. Az elmélet szerint az ilyen csillag nélküli sötét anyag halóknak valóban körül kell venniük galaxisunkat - az elmélet tucatnyi vagy kétszer annyira törpe galaxist jósol, mint amit valójában megfigyelnek.
Ahhoz, hogy megtudja, amit a csillagok nem világítanak, Bloomnak és kollégájának, Pin Wan-nek át kellett tágítania a teljes Fermi-adatállományt, hogy kiterjesztett tárgyakat keressen, amelyek gamma-sugárzása megfelel a sötét anyag részecskék bomlásának vagy megsemmisítésének modelljének. Ezenkívül az ilyen objektumok nem eshetnek egybe az ismert forrásokkal, és az azokból származó fotonok fluxusa idővel nem változhat.
Bloom és Wang 54 kiterjesztett forrást talált, amelyek legalább négy standard eltéréssel rendelkeznek a háttér felett. Miután mindegyiket egymás után megvizsgálta, a tudósok 50 potenciális "csillag nélküli galaxist" elutasítottak, amelyek nem felelnek meg a kiválasztott kritériumoknak. Négy maradt, amelyek megfelelnek a kritériumoknak. A háttér felett mindegyik nemcsak négy, hanem legalább öt standard eltéréssel emelkedik ki.
Ennek ellenére Bloom újra felcsapta a "Mr. No" maszkot, és arra a következtetésre jutott, hogy az első tíz hónapban a Fermi adataiban nem találtak új sötét törpéket. A tudóság által felhozott fő érv az, hogy e források spektrumai és a sötét anyag bomlásának kiválasztott elméleti modelljei közötti eltérés mutatkozik.
Finom kérdés
De ez nevetséges, állítja Falkovsky, - adjon egy normál teoretikusnak szinte bármilyen spektrumot a kezében, és 15 perc alatt el fog készíteni egy modellt, amely leírja ezt a spektrumot. Körülbelül 15 perc természetesen művészi túlzás, ám a pusztulás és a megsemmisítés modellei eddig nagyon széles mozgástérrel rendelkeznek az elméleti manőver számára.
Talán ezért a Bloom nem ad spektrumokat. Munkája során nem adja meg a jelöltek koordinátáit vagy a velük kapcsolatos egyéb adatokat.
Mindez nagyon érdekes - gondolja Falkovsky. Bloom nem mondja, hogy nincsenek sötét galaxisok, csak azt állítja, hogy "ezeket nem találták Fermi adatainak az első tíz hónapban". Senki sem tudja, mi fog történni az elkövetkező évek adataival. Nyilvánvaló, hogy Bloom, mint a Fermi együttműködés tagja, bárki más előtt hozzáférhet hozzájuk.