Οι ακτίνες Χ από άλλους γαλαξίες θα μπορούσαν να προέρχονται από σωματίδια της σκοτεινής ύλης
Οι ακτίνες Χ συγκεκριμένου μήκους κύματος που προέρχονται από τις καρδιές των κοντινών γαλαξιών και των σμηνών γαλαξιών θα μπορούσαν να είναι σημάδια σωματιδίων σκοτεινής ύλης που αποσυντίθενται στο διάστημα, αναφέρουν δύο ανεξάρτητες ομάδες αστρονόμων. Εάν αυτή η ερμηνεία είναι σωστή, τότε η σκοτεινή ύλη θα μπορούσε να αποτελείται από περίεργα σωματίδια που ονομάζονται στείρα νετρίνα που ζυγίζουν περίπου το 1/100 όσο ένα ηλεκτρόνιο. Ωστόσο, ορισμένες άλλες έρευνες είναι δύσπιστες.
Για δεκαετίες, οι αστρονόμοι και οι αστροφυσικοί πίστευαν ότι κάποιο είδος μυστηριώδους σκοτεινής ύλης πρέπει να παρέχει τη βαρύτητα που εμποδίζει τους μεμονωμένους γαλαξίες να καταρρεύσουν. Στην πραγματικότητα, το τρέχον πρότυπο μοντέλο της κοσμολογίας δείχνει ότι ένας τυπικός γαλαξίας σχηματίζεται μέσα σε μια τεράστια συστάδα, ή φωτοστέφανο, σκοτεινής ύλης της οποίας η βαρύτητα εμποδίζει τα αστέρια να πετάξουν στο διάστημα. Ωστόσο, οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν τι είναι η σκοτεινή ύλη, καθώς δεν την έχουν ανιχνεύσει ποτέ με άλλο μέσο εκτός από την αίσθηση της βαρύτητάς της.
Τώρα, δύο ομάδες αναφέρουν πιθανά σημάδια σωματιδίων της σκοτεινής ύλης που αποκαλύπτονται με άλλο τρόπο—με πολύ, πολύ αργή διάσπαση σε κανονικά φωτόνια. Και οι δύο ομάδες βασίστηκαν σε δεδομένα από ένα από τα πιο επιτυχημένα διαστημικά παρατηρητήρια, την αποστολή ακτίνων X Multi-Mirror (XMM-Newton) του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος, η οποία εκτοξεύτηκε τον Δεκέμβριο του 1999 και εξακολουθεί να λαμβάνει δεδομένα. Η Esra Bulbul, αστροφυσικός στο Κέντρο Αστροφυσικής Harvard-Smithsonian στο Κέιμπριτζ της Μασαχουσέτης, και οι συνεργάτες του ανακάλυψαν ακτίνες Χ μιας συγκεκριμένης ενέργειας -3,5 kiloelectro volts (keV) - που λάμπουν από 73 σμήνη γαλαξιών, συμπεριλαμβανομένου του σμήνος του Περσέα. Η ομάδα του Χάρβαρντ χρησιμοποίησε επίσης δεδομένα από το Παρατηρητήριο ακτίνων Χ Chandra σε τροχιά της NASA που ξεκίνησε από τη NASA τον Ιούλιο του 1999, όπως αναφέρει σε ένα έγγραφο που υποβλήθηκε στο The Astrophysical Journal .
Δουλεύοντας ανεξάρτητα, ο Alexey Boyarsky, ένας θεωρητικός φυσικός στο Leiden Observatory of Leiden University στην Ολλανδία, και οι συνεργάτες του επικεντρώθηκαν στον γαλαξία της Ανδρομέδας και στο σμήνος γαλαξιών του Περσέα, όπου βρήκαν επίσης τέτοιες ακτίνες Χ, όπως αναφέρουν σε μια εργασία υποβλήθηκε στις Επιστολές φυσικής ανασκόπησης .
Οι ακτίνες Χ αυτής της ενέργειας δεν αντιστοιχούν σε καμία γνωστή «γραμμή» ακτίνων Χ που θα μπορούσε να προέλθει από τη συνηθισμένη διέγερση των ατόμων, λένε οι ερευνητές. "Δεν μπορούσαμε να το ταιριάξουμε με τίποτα που θα προερχόταν από ένα θερμικό πλάσμα", λέει ο Maxim Markevitch του Κέντρου Διαστημικών Πτήσεων Goddard της NASA στο Greenbelt του Μέριλαντ και μέλος της ομάδας Bulbul.
Αυτές οι ανεξήγητες ακτίνες Χ θα μπορούσαν να προέρχονται από σωματίδια σκοτεινής ύλης. Στη δεκαετία του 1990, ορισμένοι θεωρητικοί υπέθεσαν ότι η σκοτεινή ύλη θα μπορούσε να αποτελείται από κάποιο είδος «στείρου νετρίνου», ένα σωματίδιο παρόμοιο με τους τρεις τύπους νετρίνων που μπορούν να δημιουργηθούν στις συγκρούσεις συνηθισμένων σωματιδίων. (Το στείρο νετρίνο θα ήταν στείρο γιατί δεν θα μπορούσε να παραχθεί με αυτόν τον τρόπο, αλλά μόνο όταν ένα συνηθισμένο νετρίνο μεταμορφωθεί σε στείρο.) Σύμφωνα με τους θεωρητικούς, αυτό το στείρο νετρίνο θα είχε μάζα στην περιοχή keV και θα διασπωνόταν σε x -φωτόνιο ακτίνων στην περιοχή keV και ένα κανονικό νετρίνο. Έτσι, οι κατασκοπευμένες ακτίνες Χ θα έπρεπε να προέρχονται από στείρα νετρίνα βάρους περίπου 7 keV. Οι ερευνητές είχαν ψάξει για ακτινοβολία από γαλαξίες στο παρελθόν, αλλά "η ανίχνευσή της έγινε δυνατή μόνο επειδή το XMM είχε συγκεντρώσει επαρκή χρόνο έκθεσης", εξηγεί ο Boyarsky.
Ένα αντικείμενο που εξέτασαν και οι δύο ομάδες είναι το σύμπλεγμα του Περσέα. Η ομάδα του Λέιντεν επικεντρώθηκε στο εξωτερικό και η ομάδα του Χάρβαρντ εστίασε στο κέντρο. Το γεγονός ότι τα αποτελέσματα ήταν σύμφωνα ήταν ενθαρρυντικό. «Οι ρυθμοί διάσπασης των αποστειρωμένων νετρίνων είναι συνεπείς και αυτό ήταν ένα εντυπωσιακό εύρημα, επειδή... χρησιμοποιούσαμε εντελώς διαφορετικά σύνολα δεδομένων», λέει ο Markevitch. Και οι δύο ερευνητικές ομάδες, ωστόσο, τονίζουν ότι είναι πολύ νωρίς για να καταλήξουν στο συμπέρασμα ότι αυτό που έχουν δει είναι μια ματιά στη σκοτεινή ύλη. Ένας λόγος για προσοχή είναι η χαμηλή ενεργειακή ανάλυση των ανιχνευτών XMM και Chandra, οι οποίοι είναι συσκευές συζευγμένης φόρτισης (CCD) λίγο σαν αυτές στις ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές. "Επειδή αυτή η γραμμή είναι τόσο αχνή, και με αυτήν την ανάλυση η γραμμή διευρύνεται τόσο πολύ που φαίνεται σαν ένα χτύπημα 1% πάνω από το συνεχές", λέει ο Markevitch. "Θα πρέπει να περιμένουμε επιβεβαίωση από άλλους δορυφόρους", λέει.
Ο Kevork Abazajian, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, στο Irvine, ο οποίος δεν συμμετείχε στην εργασία, λέει ότι τα αποτελέσματα είναι σημαντικά. "Νομίζω ότι είναι ένα "όπλο που καπνίζει", αλλά πρέπει να επιβεβαιωθεί· σε αυτό το σημείο δεν μπορεί να εξηγηθεί με μια αστροφυσική διαδικασία", λέει ο Abazajian.
Αλλά δεν είναι όλοι τόσο αισιόδοξοι. "Οφείλεται αυτό το σήμα σε εξωτική φυσική όπως η σκοτεινή ύλη ή στη συμβατική φυσική όπως οι αστροφυσικές πηγές; Είναι πολύ νωρίς για να το πούμε", λέει ο John Beacom, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο του Οχάιο, Columbus. Ο Beacom σημειώνει επίσης ότι πολλοί θεωρητικοί προτιμούν σχήματα στα οποία η σκοτεινή ύλη αποτελείται από πολύ βαρύτερα ασθενώς αλληλεπιδρώντα μαζικά σωματίδια ή WIMP. Εάν βρεθούν στοιχεία για WIMP, θα αποδυνάμωνε την περίπτωση των αποστειρωμένων νετρίνων σε κλίμακα keV, λέει.
Τελικά, το αποτέλεσμα μπορεί να δοκιμαστεί από έναν νέο δορυφόρο. Η αποστολή Astro-H, ένα έργο της Ιαπωνικής Υπηρεσίας Αεροδιαστημικής Εξερεύνησης, θα είναι εξοπλισμένη με θερμιδομετρητές με 20 φορές καλύτερη ενεργειακή ανάλυση από τα CCD. Με την ανώτερη ανάλυσή του, θα πρέπει να μπορεί να διακρίνει μια αστροφυσική πηγή από ένα σήμα σκοτεινής ύλης, λέει ο Boyarsky. Το Astro-H θα κυκλοφορήσει το 2015.
