(S. Dupourque/IRAP) Auf einer Karte des Gammastrahlenhimmels – der elektromagnetischen Strahlung höchster Energie, die durch unser Universum strömt – könnten 14 Objekte ein großes Geheimnis verbergen.
In einer neuen Analyse der Eigenschaften dieser Strahlung hat ein Team von Astrophysikern festgestellt, dass sie mit dem übereinstimmt, was wir von Sternen erwarten würden, aus denen sie bestehen Antimaterie - hypothetische Objekte, die als Antisterne bekannt sind.
Das wäre absolut gewaltig, wenn es wahr wäre – es könnte helfen, eines der größten Rätsel im Universum zu lösen, das der fehlenden Antimaterie. Aber es gibt noch einige andere Dinge, die diese 14 Objekte sein könnten.
Jedes Materieteilchen, aus dem die Materie besteht, die wir um uns herum sehen – wie Elektronen und Quarks – hat ein Gegenstück mit identischen Eigenschaften, außer einer Sache: einer entgegengesetzten Ladung. Es wird angenommen, dass zu Beginn des Universums Teilchen und Antiteilchen in gleichen Mengen produziert wurden.
Wenn ein Teilchen und sein Antiteilchen kollidieren, vernichten sie sich gegenseitig in einem Ausbruch von Gammastrahlung, was darauf hindeutet, dass sie immer noch in gleichen Mengen existieren sollten (oder überhaupt nichts existiert, ein fröhlicher Gedanke), aber aus irgendeinem Grund nur Spuren davon Antimaterie wurde entdeckt.
Wir haben uns irgendwie an die Vorstellung gewöhnt, dass von der „ursprünglichen“ Antimaterie so gut wie nichts mehr im Universum verbleibt. Physiker haben auf dieser Annahme basierende Modelle und Erklärungen entwickelt, das ist eine ganz große Sache.
Dann kam das Alpha-Magnetspektrometer-Experiment (AMS-02) an Bord der Internationalen Raumstation. Vor ein paar Jahren hat es das geschafft vorläufige Nachweise von Antihelium – eine Entdeckung, die, wenn sie bestätigt wird, bedeutet, dass genügend fundamentale Antiteilchen vorhanden sein könnten, um sich zu ganzen Atomen der Antimaterie zu verklumpen.
Aber wo? Laut einem Astronomenteam unter der Leitung von Simon Dupourqué am Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie in Frankreich versteckt es sich möglicherweise in Form von Antisternen in der Milchstraße.
Da sich Antisterne fast wie normale Sterne verhalten würden, wären sie ziemlich schwer zu entdecken – es sei denn, normale Materie wie interstellarer Staub würde sich auf der Sternoberfläche ansammeln, wo sie von der Antimaterie des Sterns vernichtet würde.
Dies würde wiederum einen Gammastrahlenüberschuss bei bestimmten Energien erzeugen, den wir theoretisch nachweisen könnten.
Wir haben den charakteristischen Vernichtungs-Gammastrahlen-Ausstoß in der Gegend nicht entdeckt kosmischer Mikrowellenhintergrund (Das ist die Strahlung, die von dem übrig bleibt Urknall ) oder Gammastrahlenuntersuchungen der Milchstraße. Für ihre Studie konzentrierten sich Dupourqué und sein Team auf Daten aus zehn Jahren des Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskops und untersuchten die 5.787 darin enthaltenen Gammastrahlenquellen genau, um nach Anzeichen für eine mögliche Vernichtung von Materie und Antimaterie zu suchen.
Sie suchten speziell nach Gammastrahlensignaturen, die mit der Proton-Antiproton-Vernichtung in Einklang stehen, sowie nach einer punktförmigen Geometrie in der Quelle selbst – das heißt, sie sieht aus wie ein Stern. Von den 5.787 Quellen könnten nur 14 als Anti-Star-Kandidaten gelten.
Es ist nicht sehr wahrscheinlich, dass diese 14 Objekte Sind Antisterne; Es könnte sich leicht herausstellen, dass es sich bei ihnen um bekannte Gammastrahler handelt, z Pulsare oder Schwarze Löcher . Aber sie geben uns einen Ausgangspunkt für die Schätzung der Anzahl der Antisterne, die sich in der Milchstraße verstecken könnten.
Durch die Simulation von Antistern-Akkretionsprozessen und der Annahme, dass Antisterne ähnliche Eigenschaften wie normale Sterne haben, leitete das Team eine Obergrenze für diese Zahl ab. In der Scheibe der Milchstraße könnten nur 2,5 von einer Million Sterne Antisterne sein.
Außerhalb der Milchstraßenscheibe, im galaktischen Halo, könnte es ganz anders aussehen. Der Raum über und unter der Scheibe ist viel freier von Gas und Staub, was bedeutet, dass sich weniger Material auf potenziellen Antisternen ansammeln kann.
Ohne die Akkretion normaler Materie würden diese Antisterne keinen Gammastrahlenüberschuss abgeben und sich bei Gammastrahlenuntersuchungen leichter der Entdeckung entziehen; Tatsächlich könnten sie sich seit Beginn des Universums versteckt haben.
Den Berechnungen des Teams zufolge ist es unwahrscheinlich, dass es in unmittelbarer Nähe des Sonnensystems Antisterne gibt. Dies bedeutet, dass die Quelle des Anti-Heliums eher eine Population dieser Halo-Antisterne wäre.
Sie haben vielleicht auch bemerkt, dass 2,5 von 1 Million Sternen nicht einmal annähernd gleiche Anteile an Antimaterie und Materie aufweisen – die Entdeckung von Antimaterie-Sternen würde also das Problem der fehlenden Antimaterie nicht lösen.
Tatsächlich würde es wahrscheinlich die nicht unbedeutende Frage aufwerfen, wie es Antimaterieklumpen geschafft haben, zu überleben, wenn sie von Material umgeben sind, das sie durch einen Lichtblitz auslöschen würde.
Die Arbeit des Teams zielt darauf ab, neue, strengere Beschränkungen für die Anzahl der Antisterne bereitzustellen, die es dort draußen geben könnte, damit künftige Arbeiten eine bessere Grundlage haben, um zu verstehen, wo und wie Antiteilchen in der Milchstraße gefunden werden könnten.
Und die weitere Beobachtung dieser 14 Kandidaten wird dabei helfen, festzustellen, ob es sich um Antistars handelt oder um etwas Alltäglicheres, wie z Drücken Sie , oder ein schwarzes Loch .
Dies ist möglicherweise einer der wenigen Fälle, in denen das Wort „weltlich“ auf diese seltsamen, seltsamen Objekte zutrifft.
Die Forschung wurde veröffentlicht in Körperliche Untersuchung D .