Ein Team von Astrophysikern hat das Rätsel der Verteilung von Gammastrahlen in unserer Milchstraße gelöst. Während einige Forscher der Meinung waren, dass die Verteilung eine Form von nicht nachweisbarer „dunkler Materie“ nahelegt, schlug das Team der University of California in San Diego eine Erklärung vor, die auf physikalischen Standardmodellen der Galaxie basiert.
In zwei separaten wissenschaftlichen Arbeiten, von denen die jüngste in der Ausgabe der Zeitschrift Physical Review Letters vom 10. Juli erscheint, zeigen die Astrophysiker, dass diese Verteilung von Gammastrahlen durch die Art und Weise erklärt werden kann, wie „Antimaterie-Positronen“ aus dem radioaktiven Zerfall von Elementen stammen. durch massive Sternexplosionen in der Galaxie erzeugt, breiten sich durch die Galaxie aus. Das heißt, die Wissenschaftler sagten, die beobachtete Verteilung der Gammastrahlen sei kein Beweis für dunkle Materie.
"Es gibt kein großes Rätsel", sagte Richard Lingenfelter, ein Wissenschaftler am Center for Astrophysics and Space Sciences der UC San Diego, der die Studien mit Richard Rothschild, einem ebenfalls am UCSD tätigen Wissenschaftler, und James Higdon, einem Physikprofessor am Claremont, durchführte Hochschulen. "Die beobachtete Verteilung der Gammastrahlen stimmt tatsächlich ziemlich gut mit dem Standardbild überein."
In den letzten fünf Jahren haben Gammastrahlenmessungen des europäischen Satelliten INTEGRAL die Astronomen verwirrt, was einige zu der Annahme veranlasste, dass ein „großes Rätsel“ bestand, da die Verteilung dieser Gammastrahlen über verschiedene Teile der Milchstraße nicht wie erwartet war.
Um die Quelle dieses Rätsels zu erklären, hatten einige Astronomen die Existenz verschiedener Formen dunkler Materie vermutet, von denen Astronomen vermuten, dass sie existieren - aufgrund der ungewöhnlichen Gravitationseffekte auf sichtbare Materie wie Sterne und Galaxien -, aber noch nicht gefunden.
Sicher ist, dass unsere Galaxie - und andere - mit winzigen subatomaren Teilchen gefüllt sind, die als Positronen bekannt sind, das Antimaterie-Gegenstück zu typischen alltäglichen Elektronen. Wenn sich ein Elektron und ein Positron im Raum begegnen, vernichten sich die beiden Teilchen und ihre Energie wird als Gammastrahlung freigesetzt. Das heißt, das Elektron und das Positron verschwinden und zwei oder drei Gammastrahlen erscheinen.
"Diese Positronen werden mit nahezu Lichtgeschwindigkeit geboren und bewegen sich Tausende von Lichtjahren, bevor sie in dichten Gaswolken so langsam werden, dass sie sich mit einem Elektron verbinden können, um sich in einem Totentanz zu vernichten", erklärt Higdon. „Ihre Verlangsamung entsteht durch den Widerstand anderer Partikel während ihrer Reise durch den Weltraum. Ihre Reise wird auch durch die vielen Schwankungen im galaktischen Magnetfeld behindert, die sie auf ihrem Weg hin und her streuen. All dies muss bei der Berechnung der durchschnittlichen Entfernung berücksichtigt werden, die die Positronen bei Supernova-Explosionen von ihren Geburtsorten zurücklegen würden. “
"Einige Positronen bewegen sich in Richtung des Zentrums der Galaxie, andere in Richtung des äußeren Bereichs der Milchstraße, der als galaktischer Heiligenschein bekannt ist, und einige sind in den Spiralarmen gefangen", sagte Rothschild. „Während die detaillierte Berechnung noch weit über die schnellsten Supercomputer hinausgeht, konnten wir anhand unseres Wissens darüber, wie sich Elektronen durch das Sonnensystem bewegen und was über ihre Reise an einen anderen Ort abgeleitet werden kann, abschätzen, wie ihre Gegenstücke gegen Materie die Galaxie durchdringen . ”
Die Wissenschaftler errechneten, dass die meisten Gammastrahlen in den inneren Regionen der Galaxie konzentriert sein sollten, genau wie dies durch die Satellitendaten beobachtet wurde, berichtete das Team in einem im letzten Monat im Astrophysical Journal veröffentlichten Artikel.
"Die beobachtete Verteilung der Gammastrahlen stimmt mit dem Standardbild überein, bei dem die Quelle von Positronen der radioaktive Zerfall von Isotopen von Nickel, Titan und Aluminium ist, die bei Supernova-Explosionen von Sternen erzeugt werden, die massereicher sind als die Sonne", sagte Rothschild.
In ihrem Begleitpapier in der dieswöchigen Ausgabe der Physical Review Letters weisen die Wissenschaftler darauf hin, dass eine Grundannahme einer der exotischeren Erklärungen für das angebliche Mysterium - Zerfall oder Vernichtung der Dunklen Materie - fehlerhaft ist, da davon ausgegangen wird, dass die Positronen sehr vernichten in der Nähe der explodierenden Sterne, aus denen sie stammen.
"Wir haben deutlich gezeigt, dass dies nicht der Fall ist und dass die Verteilung der vom Gammastrahlensatelliten beobachteten Gammastrahlen keine Erkennung oder Anzeige eines" Signals der dunklen Materie "ist", sagte Lingenfelter.
Quelle: UC San Diego
