El telescopio HAWC con un amplio campo de visión ve los púlsares Geming y el PSR B0656 + 14 como balizas de radiación gamma, cuyo tamaño angular es mayor que el de la Luna (se da por escala).A pesar de todo nuestro conocimiento de las leyes de la física y los éxitos del Modelo Estándar y la Teoría General de la Relatividad, algunas observaciones de fenómenos en el Universo carecen de una explicación completa. El universo aún está lleno de misterios, desde la formación de estrellas hasta los rayos cósmicos de alta energía. Aunque hemos hecho muchos descubrimientos relacionados con el espacio, todavía no lo sabemos todo. ¿Significa esto que vale la pena atribuir algún efecto desconocido a la acción de la materia oscura? Nuestro lector pregunta:
Por lo general, se escribe sobre la materia oscura que no interactúa con la materia, excepto a través de la gravedad. Entonces, ¿cómo la buscas? Parece un viejo acertijo con agujeros negros absorbiendo todo. Y luego leí en otro artículo que se puede detectar por otros medios, y no solo a través de lentes gravitacionales. ¿Cómo se aniquila? ¿Parece aniquilación de positrones con electrones?
Enumera muchos misterios y mucha evidencia de la presencia de materia oscura. Pero atribuir todos los acertijos al trabajo de TM no es solo un enfoque miope, sino también un gran ejemplo de demostrar lo que sucede cuando los científicos tienen buenas ideas.
Cada una de las dos grandes galaxias brillantes en el centro del cúmulo Veronica Hair , NGC 4889 (a la izquierda) y NGC 4874 (a la derecha, un poco más pequeñas), supera el millón de años luz. Pero el rápido movimiento de las galaxias ubicadas en la periferia indica la presencia de un gran halo de materia oscura en todo el volumen del cúmulo.La materia oscura está dispersa por todo el universo. Su concepto se propuso por primera vez en la década de 1930 para explicar el movimiento rápido de galaxias individuales en cúmulos, ya que resultó que toda la materia normal, que consiste en protones, neutrones y electrones, no era suficiente para explicar la cantidad total de gravedad. Estas son estrellas, planetas, gas, polvo, plasma interestelar e intergaláctico, agujeros negros y todo lo que podemos medir. Hay muchos factores convincentes que respaldan la materia oscura.
La red espacial está controlada por la materia oscura, y las estructuras de mayor escala están determinadas por la tasa de expansión y la energía oscura. Las pequeñas estructuras ubicadas a lo largo de los hilos se forman debido al colapso de la materia normal que interactúa electromagnéticamente.Y esto incluye no solo galaxias en cúmulos, aunque cada cúmulo definitivamente lo necesita. TM es necesario para:
- descripciones de las propiedades de rotación de las galaxias,
- la formación de galaxias de varios tamaños, desde galaxias elípticas gigantes del tamaño de la Vía Láctea hasta pequeñas enanas,
- interacciones entre pares de galaxias,
- las propiedades de los cúmulos de galaxias y las propiedades de los cúmulos galácticos a gran escala,
- red espacial, incluida su estructura filamentosa,
- Espectro de fluctuación CMB,
- efectos observados de lentes gravitacionales en masas distantes,
- diferencias entre los efectos observados de la gravedad y la materia normal presente en colisiones de cúmulos galácticos.
Desde las pequeñas escalas de galaxias individuales hasta el universo, la materia oscura es completamente necesaria.
Los mapas de rayos X (rosa) y de materia general (azul) de varios cúmulos galácticos en colisión demuestran la diferencia entre la materia normal y los efectos gravitacionales: esta es una de las pruebas más convincentes de la presencia de materia oscura. Las teorías alternativas de la gravedad tienen que volverse tan tensas que muchos las encuentran ridículasSi combina esto con el resto de la cosmología, recibiremos evidencia de que cada galaxia, incluida la nuestra, contiene un halo masivo enrarecido de la TM circundante. A diferencia de las estrellas, el gas y el polvo en las galaxias que existen en forma de disco, el halo de la TM debe ser esférico, ya que hay muchas pruebas de que la TM, a diferencia de la materia basada en átomos normales, no se aplana cuando colisiona consigo misma o con materia ordinaria Además, la TM debería ser más densa alrededor del centro de la galaxia, y disminuir en densidad a medida que se aleja, y también extenderse, probablemente, a una distancia de diez veces la distribución de las estrellas. Finalmente, en cada halo debe haber pequeños bultos de TM.
Según modelos y simulaciones, todas las galaxias deberían estar rodeadas por un halo de materia oscura con un pico de densidad en el centro galáctico. Sin embargo, si solo el TM no obedece a ciertos modelos y tiene propiedades específicas, será difícil explicar el exceso de positrones o rayos gammaPara explicar todo el espectro de las observaciones anteriores y varias otras, TM no debería tener ninguna otra propiedad, excepto las siguientes:
- ella debe tener masa;
- debe interactuar gravitacionalmente;
- debe moverse lentamente en relación con la velocidad de la luz desde los primeros tiempos;
- Prácticamente no debería experimentar otros tipos de interacciones.
Eso es todo Todas las demás interacciones están severamente limitadas, pero no excluidas.
Entonces, ¿por qué, cada vez que ocurre un exceso de cualquier tipo de partículas normales durante la observación astrofísica: fotones, positrones, antiprotones, etc. - ¿Las personas buscan principalmente "culpar" TM?
Si no sabe cómo explicar las observaciones que no están relacionadas con la gravedad, inmediatamente culpe a TM por todo, significa agarrar un popote.En noviembre de 2017, un equipo que estudiaba las fuentes de radiación gamma cerca de los púlsares publicó su
trabajo en la revista Science e intentó comprender mejor de dónde proviene el exceso observado de positrones. Los positrones, antipartículas de electrones, aparecen naturalmente cuando se aceleran las partículas de materia normal a energías suficientemente altas, como resultado de lo cual los pares de electrones y positrones pueden aparecer en colisiones, comenzando por E = mc
2 de Einstein. En los experimentos en física de partículas, creamos estos pares de forma rutinaria, y también podemos ver evidencia de la creación de positrones en astrofísica, tanto directamente, cuando se buscan rayos cósmicos, como no directamente, estudiando los signos de energía de la reanimación de electrones-positrones.
El satélite INTEGRAL midió exhaustivamente las señales características para la re-aniquilación de electrones-positrones a bajas energías, en una línea de fotones de 511 keV.Los signos astrofísicos de la presencia de positrones son visibles alrededor del centro de la Galaxia, se concentran alrededor de fuentes puntuales como microcuásares y púlsares ubicados en la misteriosa región de nuestra Galaxia llamada el "
gran aniquilador ", y se observan como un fondo disperso de origen desconocido. Una cosa está clara: en general, vemos más positrones de lo que deberíamos haber esperado. Esto se conoce desde hace años: como resultado de las mediciones de
PAMELA ,
Fermi , un
espectrómetro alfa magnético a bordo de la EEI. Recientemente, el observatorio
HAWC midió rayos gamma de muy alta energía del orden de TeV, lo que sugiere que las partículas muy dispersas nos llegan desde la dirección de los púlsares de mediana edad. Pero, desafortunadamente, esto no es suficiente para explicar el exceso de positrones.
El exceso de positrones de alta energía es difícil de explicar, pero la ausencia de aplanamiento del gráfico del espectro, debido a las mediciones de HAWC, indica que la materia oscura fue la razón de esto.Pero por alguna razón, con cada nueva medición del exceso de positrones o la observación de una fuente astrofísica que no puede ser responsable de ello, las conversaciones comienzan inmediatamente al estilo de "no podemos explicar esto, por lo tanto, la materia oscura es la culpable". Y esto es malo: hay bastantes candidatos para fuentes astrofísicas que no requieren exóticos:
- producción secundaria de positrones y rayos gamma en otras partículas,
- microquasars u otros agujeros negros que absorben materia,
- púlsares muy jóvenes o muy viejos, incluidos los magnetares,
- restos de supernova.
Y esta no es una lista completa, solo ejemplos de lo que podría estar causando este exceso.
Los restos de una supernova no solo arrojan elementos pesados creados durante la explosión de vuelta al Universo, sino que la presencia de estos elementos puede determinarse desde la TierraMuchos científicos que trabajan en este campo tienden a oscurecer la materia principalmente porque si aniquilara y generara rayos gamma y partículas de materia normal, sería una revolución y un gran avance. Esto sería ideal para los cazadores de materia oscura entre los astrofísicos. Pero las ilusiones no funcionan y, hasta donde podemos juzgar, la aniquilación de partículas de materia oscura aún no es detectada por nosotros. Y aunque TM siempre se distingue como una posible explicación del exceso de positrones, esto no es más probable que la
actividad de los extraterrestres en el caso de la estrella Tabby .
La idea de encerrar una estrella en una carcasa de material de recolección de luz se conoce como la "esfera de Dyson". Durante la construcción, puede cubrir más y más luz estelar. Esta explicación poco probable para la actividad de la estrella Tabby es similar a la explicación del exceso de positrones que usan TMMe puse en contacto con Brenda Dingus, la supervisora del proyecto HAWC, y ella me comentó así:
No hay duda de que los positrones tienen otras fuentes. Sin embargo, los positrones no se propagan lejos de las fuentes y las fuentes de positrones en las proximidades no son tantas. Los dos mejores candidatos fuente fueron descubiertos por el HAWC, y ahora sabemos la cantidad de positrones que emiten. Y también sabemos cómo estos positrones se dispersan de las fuentes, y esto sucede más lentamente de lo que se pensaba. Por lo tanto, aunque confirmamos la presencia de fuentes de positrones cercanas, encontramos que los positrones se propagan muy lentamente desde la fuente y, por lo tanto, no son responsables del exceso de positrones que se encuentran en la Tierra.
Cuando tacha una posibilidad, aumenta la probabilidad de las otras. Sin embargo, esto no significa que estos positrones provengan necesariamente de la materia oscura. No lo decíamos en serio.
El exceso hipotético de positrones en las observaciones de HAWC sugiere que solo una pequeña fracción del número requerido de positrones podría provenir de fuentes como los púlsares de mediana edad cercanos.El hecho de que los datos de HAWC expliquen la presencia de solo el 1% de los positrones observados en otros experimentos es realmente así, y esto es bastante notable, y sugiere que algo más tiene la culpa de su presencia. Cuando tenga una observación de que las ideas ordinarias no pueden explicar, por ejemplo, un exceso de positrones astrofísicos, puede presentar la idea de que esta TM muestra interacciones largamente buscadas. Pero es mucho más probable que algún otro proceso astrofísico acelere partículas ordinarias conocidas, lo que conduce a tales efectos. Cuando aparece un acertijo en la ciencia, es necesario mantener la mente abierta a la posibilidad de la revolución, pero apostar por lo común. Y nunca creas la exageración que dice lo contrario.