Mystisk mørk materie er ikke synlig gjennom teleskoper av noe område. Det manifesterer seg bare som en gravitasjonseffekt på vanlig materie. Denne triste sannheten ser ut til å måtte vurderes på nytt. Til glede for forskere.
I en fjern galakseklynge absorberer noe og sender ut røntgenbilder av en viss energi. Og dette noe kan ikke være et vanlig stoff. Denne konklusjonen er gjort i en studie publisert av en forskningsgruppe ledet av Joseph P. Conlon fra Oxford University. Verket er tilgjengelig på arXiv.org preprint-siden.
I følge forsknings pressemeldingen begynte denne detektivhistorien i 2014. Da oppdaget et vitenskapelig team ledet av Ezra Bulbul (Esra Bulbul) fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics i Cambridge et merkelig fenomen. Røntgenutslipp fra galakseklyngen kjent som Perseus-klyngen viste en spektral utslippslinje med en energi på 3,5 keV. Resultatet ble oppnådd ved hjelp av instrumentene til XMM-Newton og Chandra-teleskopene. Den samme linjen ble funnet i strålingen fra 73 andre galaksehoper registrert av XMM-Newton-teleskopet.
Bare en uke etter publiseringen av dette resultatet rapporterte en annen gruppe, ledet av Alexey Boyarsky fra Leiden University i Nederland, å observere den samme linjen i strålingen til galaksen M31 og utkanten av Perseus-klyngen på det samme XMM-Newton-instrumentet.
Ingen kjent astrofysisk prosess fører til dannelsen av en slik linje. Derfor har astronomer antydet at de har å gjøre med utstrålingen av mystisk mørk materie.
Mange astronomer har prøvd å replikere disse observasjonene, men den mystiske linjen ble funnet og da ikke. Dette førte til at skeptikere spekulerte i at forskerne opplevde en feil i betjeningen av instrumentet eller i databehandlingen.
I 2016 klarte ikke det nye japanske teleskopet Hitomi, spesielt designet for å observere røntgen-spektrallinjer, å oppdage 3,5 keV-linjen i strålingen fra Perseus-klyngen. Det så ut til at saken til slutt ble avsluttet. Men det var bare nok en plot-vri.
Conlons team la merke til at Hitomis bilder var mye mindre skarpe enn Chandra. Derfor blandet bildet av Perseus-klyngen signaler fra to kilder: stråling av varm gass plassert rundt en massiv galakse i sentrum av klyngen, og lys som kommer fra nærheten av et supermassivt svart hull i sentrum av selve galaksen.
Kampanjevideo:
Tydeligere bilder av Chandra gjør det mulig å skille bidrag fra disse kildene. Ved å utnytte dette kunne forfatterne analysere bidraget fra det sorte hullet og strålingen fra den varme gassen separat.
Etter å ha i sine hender de tidlige observasjonene av "Chandra" gjort tilbake i 2009, oppdaget de en utrolig ting: en spektral linje på 3,5 keV ble observert, men i "røntgenstrålene" som gassen sendte ut, var det en strålelinje, og i strålingen av et svart hull - en linje absorpsjon! Som det viste seg blandet Hitomi-teleskopet bidraget fra to kilder, som et resultat kompenserte linjene hverandre og ble derfor ikke observert. Forskerne verifiserte dette ved å utføre passende beregninger.
Men hvordan er det at astronomer ser "direkte i øynene på" et svart hull, oppdager absorpsjon av kvanta med en energi på 3,5 keV, og observerer en gass langt nok fra den, fanger opp stråling i form av disse kvantene?
Dette fenomenet har lenge vært kjent for spesialister som arbeider med optiske teleskoper. Tenk deg en stjerne som er beskyttet mot oss av en sky av gass. Gass absorberer kvanta av en viss energi og stråler straks dem ut. Men denne strålingen skjer i alle retninger: tilbake til stjernen, vinkelrett på linjen "stjerne - observatør" (synslinjen, som eksperter sier), og så videre. Derfor, når vi ser direkte på stjernen, finner vi en absorpsjonslinje, siden noen av kvantene som stjernen sender ut med denne energien ikke vil nå oss.
Nå vender vi oss stolt bort fra stjernen og vender blikket mot den delen av skyen, som er "til siden" av den. Disse gassatomene absorberer også stjernens stråling og sender den også ut på nytt. Men denne gangen ser vi ikke lyset fra selve stjernen, den sprer seg i stor vinkel mot synslinjen. Men vi ser den delen av det absorberte lyset som gassen vil avgi i vår retning (når alt kommer til alt, det avgir lys i alle retninger jevnt). Derfor, når vi ser på disse "side" -regionene av gassen, vil vi se en strålingslinje!
Alt ser ut til å være fantastisk. Og nærheten til et supermassivt svart hull avgir faktisk kvanta med en energi på 3,5 keV, så vel som kvanta av mange andre energier fra et bredt spekter. Men for å reprodusere det nettopp beskrevne bildet, må vi anta at det i skyen med varm gass rundt galaksen er noe som absorberer mengder av denne energien, og deretter utstråler dem på nytt. Og som nevnt ovenfor, vanlige stoffer kan rett og slett ikke gjøre dette!
Så det er fortsatt mørk materie? Conlon og kollegene hans tror det. De utviklet til og med sin egen modell av dette mystiske stoffet som gjengir denne oppførselen. Forfatterne har imidlertid ennå ikke diskontert feilalternativet. Senere studier bør endelig avklare problemet.
