באוקטובר 2022, מדענים זיהו את מוות הנפץ של כוכב במרחק של 2.4 מיליארד שנות אור משם..
בתור הליבה של הכוכב, התפרצות קרני הגמא שפולט הכוכב - אירוע בשם GRB 221009A - התפרץ באנרגיות של עד 18 טרה-אלקטרון-וולט. התפרצויות קרני גמא הם כבר הפיצוצים הבהירים ביותר שהיקום שלנו יכול לייצר; אבל GRB 221009A היה משפץ שיאים מוחלט, וזיכה אותו בכינויו "הסירה" - הבהיר ביותר בכל הזמנים.
עם זאת, יש משהו לא בסדר בתמונה, לפי צוות של אסטרופיזיקאים בראשות ג'ורג'יו גלנטי מהמכון הלאומי לאסטרופיזיקה (INAF) באיטליה. בהתבסס על מודלים חדשניים של היקום, אנחנו לא אמורים להיות מסוגלים לראות פוטונים חזקים יותר מ-10 טרה-אלקטרון-וולט בנתונים ממצפה האוויר הגדול בגובה רב (LHASO) שעשה את הזיהוי.
ממרחק של 2.4 מיליארד שנות אור, פוטונים בעלי אנרגיות גבוהות מ-10 טרה-אלקטרון-וולט צריכים להיספג בחוזקה על ידי אינטראקציות עםפוטונים חזקים מאוד אחריםבאור הקלוש שבין הגלקסיות, מה שנקרא אור הרקע החוץ-גלקטי.
אז מה עכשיו? ובכן, כל הבלגן פשוט נעלם אם חלקיקים דמויי אקסיון - אחד המועמדים המובילים עבור המסתורישמהווה את רוב המסה ביקום, כפי שנחזה על ידי- להיכנס לתערובת.
הניתוח האחרוןהוצגבכנס Rencontres de Moriond ה-58 במרץ 2024, והוא זמין כעתבשרת קדם-הדפסה arXiv.
"אנחנו... מראים שהבעיה נפתרת אם נציג את האינטראקציה של פוטונים עם חלקיקים דמויי אקסיון (ALPs),"כותב הצוות בעיתון שלהם.
"ALPs נחזות על ידי תורת המיתרים, הם בין המועמדים הטובים ביותר לחומר אפל ויכולים לייצר השפעות ספקטרליות וקיטוב על מקורות אסטרופיזיקליים בנוכחות שדות מגנטיים חיצוניים.
"בפרט, עבור GRB 221009A, תנודות חלקיקים דמויי ציר פוטון מתרחשות בתוך המדיה הממוגנטת המוצלבת, כלומר הגלקסיה המארחת, החלל החוץ-גלקטי, שביל החלב, מה שמפחית חלקית את קליטת אור הרקע החוץ-גלקטי לרמה שמסבירה את זיהוי LHAASO של GRB 221009A והספקטרום הנצפה שלו."
החומר האפל הוא אחת השאלות הגדולות ביותר שיש לנו על היקום. לאחר שלקחנו בחשבון את כל החומר הרגיל - הכוכבים, הגז,, גלקסיות, סלעים, אבק, כל דבר שאנו יכולים למעשה לזהות ישירות - נשאר יותר מדי כוח משיכה. לא משנה מה זה שיוצר את כוח המשיכה הזה, יש הרבה יותר ממנו מאשר חומר רגיל. עד מסביב85 אחוזממסת היקום הוא חומר אפל.
אנחנו לא יודעים מה זה חומר אפל, אבל יש הרבה מועמדים אפשריים.אקסוניםהם מתמודדים מובילים. חלקיקים היפותטיים אלה נחשבים להתנהג קצת כמו, בכך שהם אינם מקיימים אינטראקציה רבה עם חומר רגיל, מה שמקשה על זיהוים. עם זאת, הם גם צפויים להתנהג כמו החומר האפל, ולכן אסטרופיזיקאים להוטים למצוא עדויות לקיומם.
גלנטי ועמיתיו מצאו בעבר עדויות לחלקיקים דמויי אקסיון בפניםאור מבלייזרים רחוקים- גלקסיות פעילות במיוחד הבוערות באור. אבל הפיצוץ הבהיר ביותר של קרני גמא שנראה אי פעם ייצג מעבדה חדשה לחיפוש אחר צירים.
על פי מודל עדכני של אור הרקע החוץ-גלקטי, פוטונים באנרגיה גבוהה של קרני גמא העוברים על פני מרחקים גדולים צריכים לקיים אינטראקציה עם אור הרקע בצורה כה חזקה שהוא אינו מסוגל להגיע אלינו. על פי חישובי החוקרים, האינטראקציות בין פוטונים לצירים אמורות להפוך את החלל הבין-גלקטי לשקוף יותר לאור עתיר אנרגיה.
לכן, העובדה ש-LHAASO זיהה פוטונים בעוצמה של עד 18 טרה-אלקטרון-וולט יכולה להוות אתזיהוי עקיף ראשון של אקסונים, אומרים החוקרים.
המסקנה הולכת לדרוש הרבה יותר עבודה לפני שהיא תאושר, במיוחד מכיוון שכמה חיפושים אחרים עשו זאת. אבל יש לנו מקומות אחרים לחפש; בפרט, כוכבי נויטרונים עשויים להיות.
אנחנו עדיין נסגור את זה.
המחקר של הצוות זמין בarXiv.
