Misterioasa materie întunecată nu este vizibilă prin telescoapele de nici o gamă. Se manifestă doar ca un efect gravitațional asupra materiei obișnuite. Acest adevăr trist pare a fi reconsiderat. Spre deliciul oamenilor de știință.
Într-un grup îndepărtat de galaxii, ceva absorb și re-emite raze X ale unei anumite energii. Și acest ceva nu poate fi o substanță obișnuită. Această concluzie este făcută într-un studiu publicat de un grup de cercetare condus de Joseph P. Conlon de la Universitatea din Oxford. Lucrarea este disponibilă pe site-ul de preimprimare arXiv.org.
Potrivit comunicatului de presă al cercetării, această poveste de detectivi a început în 2014. Apoi, o echipă științifică condusă de Ezra Bulbul (Esra Bulbul) de la Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics din Cambridge a descoperit un fenomen ciudat. Emisia de raze X din grupul de galaxii cunoscut sub numele de Clusterul Perseus a arătat o linie de emisie spectrală cu o energie de 3,5 keV. Rezultatul a fost obținut folosind instrumentele telescoapelor XMM-Newton și Chandra. Aceeași linie a fost găsită în radiația altor 73 de grupuri de galaxii înregistrate de telescopul XMM-Newton.
La doar o săptămână de la publicarea acestui rezultat, un alt grup condus de Alexey Boyarsky de la Universitatea Leiden din Olanda a raportat că a observat aceeași linie în emisia galaxiei M31 și periferia clusterului Perseus pe același instrument XMM-Newton.
Niciun proces astrofizic cunoscut nu duce la formarea unei astfel de linii. Prin urmare, astronomii au sugerat că au de-a face cu radiația unei materii întunecate misterioase.
Mulți astronomi au încercat să reproducă aceste observații, dar linia misterioasă a fost găsită și apoi nu. Acest lucru i-a determinat pe sceptici să speculeze că oamenii de știință se confruntă cu o eroare în funcționarea instrumentului sau în prelucrarea datelor.
În 2016, noul telescop japonez Hitomi, special conceput pentru a observa liniile spectrale de raze X, nu a reușit să detecteze linia de 3,5 keV din radiația din clusterul Perseus. Se părea că problema a fost în cele din urmă închisă. Dar asta a fost doar o altă întorsătură de complot.
Echipa lui Conlon a observat că imaginile lui Hitomi erau mult mai puțin clare decât cele ale lui Chandra. Prin urmare, în imaginea clusterului Perseus, semnalul provenit din două surse a fost amestecat: radiația din gazul fierbinte situat în jurul unei galaxii masive din centrul clusterului și lumina care emană din vecinătatea unei găuri negre supermasive din centrul acestei galaxii.
Video promotional:
Imagini mai clare ale Chandra fac posibilă discernerea contribuției acestor surse. Profitând de acest lucru, autorii au putut analiza separat contribuția găurii negre și radiația gazului fierbinte.
Având în mână observațiile timpurii ale „Chandra” făcute în 2009, au descoperit un lucru surprinzător: a fost observată o linie spectrală de 3,5 keV, dar în „razele X” emise de gaz, a fost o linie de radiație, iar în radiația unei găuri negre - o linie absorbţie! După cum sa dovedit, telescopul Hitomi a amestecat contribuția din două surse, ca urmare, liniile s-au compensat reciproc și, prin urmare, nu au fost observate. Cercetătorii au verificat acest lucru efectuând calculele corespunzătoare.
Dar cum se face că, uitându-se „direct în ochii” unei găuri negre, astronomii detectează absorbția cuantelor cu o energie de 3,5 keV și, observând un gaz suficient de departe de acesta, prind radiații sub forma acestor cuante?
Acest fenomen este cunoscut de mult timp de specialiștii care lucrează cu telescoape optice. Imaginați-vă o stea ferită de noi de un nor de gaz. Gazul absoarbe cantitățile unei anumite energii și le retransmite imediat. Dar această radiație apare în toate direcțiile: înapoi la stea, perpendicular pe linia „stea-observator” (linia de vedere, așa cum spun experții) și așa mai departe. Prin urmare, uitându-ne direct la stea, găsim o linie de absorbție, deoarece unele dintre quantele emise de stea cu această energie nu vor ajunge la noi.
Acum ne îndepărtăm cu mândrie de stea și ne îndreptăm privirea spre acea parte a norului, care este „în partea” ei. Acești atomi de gaz absorb, de asemenea, radiația stelei și o re-emit. Dar de data aceasta nu vedem lumina stelei în sine, ea se răspândește într-un unghi mare față de linia de vedere. Dar vedem acea parte a luminii absorbite pe care gazul o va emite în direcția noastră (la urma urmei, emite lumină în toate direcțiile în mod egal). Prin urmare, când ne uităm la aceste regiuni „laterale” ale gazului, vom vedea o linie de radiații!
S-ar părea că totul este minunat. Și vecinătatea unei găuri negre supermasive emite de fapt cuante cu o energie de 3,5 keV, precum și cuante de multe alte energii dintr-o gamă largă. Dar, pentru a reproduce imaginea care tocmai a fost descrisă, trebuie să presupunem că în norul de gaz fierbinte din jurul galaxiei există ceva care absoarbe cantitățile acestei energii particulare și apoi le radiază. Și, așa cum am menționat mai sus, substanțele obișnuite pur și simplu nu pot face acest lucru!
Deci, este încă materie întunecată? Conlon și colegii săi cred așa. Ei chiar și-au dezvoltat propriul model al acestei substanțe misterioase care reproduce acest comportament. Cu toate acestea, autorii nu au ignorat încă opțiunea de eroare. Studiile ulterioare ar trebui să clarifice în cele din urmă problema.
