В Млечном Пути могут скрываться 14 объектов из антиматерии
Эти объекты называют антизвездами.
На карте гамма-неба - электромагнитного излучения высочайшей энергии, протекающего через нашу Вселенную - 14 объектов могут скрывать большой секрет.
В новом анализе свойств этого излучения группа астрофизиков определила, что оно согласуется с тем, что мы ожидаем от звезд из антивещества - гипотетических объектов, известных как антизвезды.
Если бы это было правдой, это было бы абсолютно невероятно - это могло бы помочь разрешить одну из самых больших загадок во Вселенной, а именно - все пропавшее антивещество. Но есть еще несколько вещей, которыми могли бы быть эти 14 объектов.
Каждая частица материи, из которой состоит материал, который мы видим вокруг нас, например электроны и кварки, имеет аналог с идентичными характеристиками, за исключением одного: противоположного заряда. Считается, что частицы и античастицы были произведены в равных количествах в начале Вселенной.
Когда частица и ее античастица сталкиваются, они аннигилируют друг друга во всплеске гамма-излучения, что предполагает, что они все еще должны существовать в равных количествах (или ее вообще не существует), но по какой-то причине только следовые количества антивещества не обнаружены.
Мы вроде как привыкли к идее, что практически ни одно из "первоначального" антивещества не остается во Вселенной. Физики разработали модели и объяснения, основанные на этом предположении.
Затем был проведен эксперимент с альфа-магнитным спектрометром (AMS-02) на борту Международной космической станции. Несколько лет назад было сделано предварительное обнаружение антигелия - открытие, которое, если оно будет подтверждено, означает, что достаточно фундаментальных античастиц могло остаться, чтобы сгруппироваться в целые атомы антивещества.
Но где? По мнению группы астрономов во главе с Симоном Дюпурке из Института исследований астрофизики и планетологии во Франции, возможно, он скрывается в форме антизвезд в Млечном Пути.
Поскольку антизвезды будут вести себя почти так же, как обычные звезды, их будет довольно трудно обнаружить - если только нормальная материя, такая как межзвездная пыль, не аккрецирует на поверхности звезды, где она будет аннигилирована антивеществом звезды.
В свою очередь, это приведет к избытку гамма-излучения при определенных энергиях, которые теоретически мы могли бы обнаружить.
Мы не обнаружили сигнатуру аннигиляционного гамма-излучения в космическом микроволновом фоне (это излучение, оставшееся после Большого взрыва) или гамма-обзоров Млечного Пути. Для своего исследования Дюпурке и его команда сосредоточились на 10-летних данных космического гамма-телескопа Ферми, внимательно изучив 5787 источников гамма-излучения в нем, чтобы найти признаки того, что может быть аннигиляцией материи и антивещества.
Они специально искали сигнатуры гамма-излучения, соответствующие аннигиляции протона и антипротона, а также точечную геометрию в самом источнике, то есть он похож на звезду. Из 5787 источников только 14 можно считать кандидатами на антизвезды.
Маловероятно, что эти 14 объектов являются антизвездами; они легко могут оказаться известными излучателями гамма-излучения, такими как пульсары или черные дыры. Но они дают нам отправную точку для оценки количества антизвезд, которые могут скрываться в Млечном Пути.
Моделируя процессы аккреции антизвезд и предполагая, что они обладают свойствами, аналогичными нормальным звездам, команда вывела верхний предел для этого числа. В диске Млечного Пути только 2,5 звезды из миллиона могут быть антизвездами.
Вне диска Млечного Пути, в галактическом гало, все могло быть совсем по-другому. Пространство над и под диском гораздо более пусто от газа и пыли, а это значит, что на любые потенциальные антизвезды накапливают меньше материала.
Без аккреции нормальной материи эти антизвезды не испускали бы избыток гамма-излучения, и им было бы легче уклоняться от обнаружения в гамма-обзорах; на самом деле, они могли скрываться с самого начала Вселенной.
По расчетам команды, маловероятно, что в непосредственной близости от Солнечной системы есть какие-либо антизвезды. Это означает, что источником антигелия, скорее всего, будет популяция этих гало-антизвезд.
Вы также могли заметить, что 2,5 из 1 миллиона звезд - это даже не равные пропорции антивещества и материи, поэтому открытие звезд из антивещества не решит проблему пропавшего антивещества.
Фактически, это, вероятно, поднимет немаловажный вопрос о том, как сгустки антивещества смогли выжить, будучи окруженными материалом, который уничтожит их во вспышке света.
Работа команды направлена на установление новых, более жестких ограничений на количество антизвезд, которые могут быть там, чтобы будущая работа имела лучшую основу для работы, пытаясь понять, где и как античастицы могут быть найдены в галактике Млечный Путь.
И продолжение наблюдения за этими 14 кандидатами поможет определить, являются ли они антизвездами или чем-то более приземленным, например, пульсаром или черной дырой.
