O telescópio HAWC com um amplo campo de visão vê os pulsares Geming e o PSR B0656 + 14 como faróis de radiação gama, cujo tamanho angular é maior que o da Lua (é dado em escala).Apesar de todo o nosso conhecimento das leis da física e dos sucessos do Modelo Padrão e da Teoria Geral da Relatividade, algumas observações de fenômenos no Universo carecem de uma explicação abrangente. O Universo ainda está cheio de mistérios, da formação de estrelas aos raios cósmicos de alta energia. Embora tenhamos feito muitas descobertas relacionadas ao espaço, ainda não sabemos tudo. Isso significa que vale a pena atribuir algum efeito desconhecido à ação da matéria escura? Nosso leitor pergunta:
Geralmente é escrito sobre a matéria escura que ela não interage com a matéria, exceto através da gravidade. Então, como você a procura? Parece um enigma antigo com buracos negros sugando tudo. E então li em outro artigo que ele pode ser detectado por outros meios, e não apenas através de lentes gravitacionais. Como isso aniquila? Parece aniquilação de pósitrons com elétrons?
Ele lista muitos mistérios e muitas evidências da presença de matéria escura. Mas atribuir todos os quebra-cabeças ao trabalho da TM não é apenas uma abordagem míope, mas também um ótimo exemplo de demonstração do que acontece quando os cientistas ficam sem boas idéias.
Cada uma das duas grandes galáxias brilhantes no centro do cluster Veronica Hair , NGC 4889 (esquerda) e NGC 4874 (direita, um pouco menor), excede um milhão de anos-luz. Mas o rápido movimento das galáxias localizadas na periferia indica a presença de um grande halo de matéria escura em todo o volume do aglomeradoA matéria escura está espalhada por todo o universo. Seu conceito foi proposto pela primeira vez na década de 1930 para explicar o movimento rápido de galáxias individuais em aglomerados, uma vez que toda a matéria normal - composta de prótons, nêutrons e elétrons - não era suficiente para explicar a quantidade total de gravidade. São estrelas, planetas, gás, poeira, plasma interestelar e intergalático, buracos negros e tudo o que podemos medir. Existem muitos fatores convincentes que apóiam a matéria escura.
A rede espacial é controlada pela matéria escura, e as estruturas de maior escala são determinadas pela taxa de expansão e energia escura. Pequenas estruturas localizadas ao longo dos fios são formadas devido ao colapso da matéria normal interagindo eletromagneticamente.E isso inclui não apenas galáxias em aglomerados, embora cada aglomerado definitivamente precise dele. A TM é necessária para:
- descrições das propriedades de rotação das galáxias,
- a formação de galáxias de vários tamanhos, de galáxias elípticas gigantes do tamanho da Via Láctea a pequenas anãs,
- interações entre pares de galáxias,
- as propriedades dos aglomerados de galáxias e as propriedades dos aglomerados de galáxias em larga escala,
- rede espacial, incluindo sua estrutura filamentosa,
- Espectro de flutuação CMB,
- efeitos observados das lentes gravitacionais em massas distantes,
- diferenças entre os efeitos observados da gravidade e a matéria normal presente nos aglomerados galácticos em colisão.
Das pequenas escalas de galáxias individuais ao universo, a matéria escura é totalmente necessária.
Os mapas de raios X (rosa) e da matéria geral (azul) de vários aglomerados galácticos em colisão demonstram a diferença entre a matéria normal e os efeitos gravitacionais - esta é uma das evidências mais convincentes da presença de matéria escura. Teorias alternativas da gravidade têm que se tornar tão tensas que muitos as acham ridículasSe você combinar isso com o restante da cosmologia, receberemos evidências de que toda galáxia, incluindo a nossa, contém um halo rarefeito maciço da MT circundante. Ao contrário de estrelas, gás e poeira nas galáxias que existem na forma de um disco, o halo da MT deve ser esférico, pois há muitas evidências de que a MT, diferentemente da matéria normal baseada em átomos, não fica achatada quando colide com ela mesma ou com matéria comum. Além disso, a TM deve ser mais densa ao redor do centro da galáxia e diminuir a densidade à medida que se afasta e também estender, provavelmente, a uma distância de dez vezes a distribuição das estrelas. Finalmente, em cada auréola deve haver pequenos pedaços de MT.
De acordo com modelos e simulações, todas as galáxias devem ser cercadas por um halo de matéria escura com um pico de densidade no centro galáctico. No entanto, se apenas a MT não obedecer a determinados modelos e tiver propriedades específicas, será difícil explicar o excesso de pósitrons ou raios gamaPara explicar todo o espectro das observações acima e várias outras, a MT não deve ter outras propriedades, exceto as seguintes:
- ela deve ter massa;
- deve interagir gravitacionalmente;
- deve se mover lentamente em relação à velocidade da luz desde os primeiros tempos;
- praticamente não deve experimentar outros tipos de interações.
Isso é tudo. Todas as outras interações são severamente limitadas, mas não excluídas.
Então, por que, toda vez que ocorre um excesso de qualquer tipo de partículas normais durante a observação astrofísica - fótons, pósitrons, antiprótons etc. - As pessoas procuram principalmente "culpar" a MT?
Se você não sabe explicar observações que não estão relacionadas à gravidade, imediatamente culpe a TM por tudo - isso significa agarrar um canudo.Em novembro de 2017, uma equipe que estudava fontes de radiação gama perto de pulsares publicou seu
trabalho na revista Science e tentou entender melhor de onde vem o excesso observado de pósitrons. Os pósitrons, antipartículas de elétrons, aparecem naturalmente ao acelerar partículas de matéria normal para energias suficientemente altas, como resultado dos quais pares elétron-pósitron podem aparecer em colisões, a partir de E = mc
2 de Einstein. Em experimentos em física de partículas, criamos esses pares rotineiramente e também podemos ver evidências da criação de pósitrons na astrofísica - ambos diretamente, ao procurar por raios cósmicos, e não diretamente, estudando os sinais de energia da reaniquilação de elétrons-pósitrons.
Os sinais característicos da re-aniquilação elétron-pósitron em baixas energias, em uma linha de fótons de 511 keV, foram medidos de forma abrangente pelo satélite INTEGRALSinais astrofísicos da presença de pósitrons são visíveis ao redor do centro da galáxia, estão concentrados em torno de fontes pontuais como microquasares e pulsares localizados na misteriosa região de nossa galáxia chamada "
grande aniquilador " e são observados como um fundo disperso de origem desconhecida. Uma coisa é clara: em geral, vemos mais pósitrons do que deveríamos esperar. Isso é conhecido há anos: como resultado de medições feitas por
PAMELA ,
Fermi , um
espectrômetro alfa magnético a bordo da ISS. Recentemente, o observatório da
HAWC mediu raios gama de energia muito alta da ordem de TeV, o que sugere que partículas muito fortemente dispersas chegam até nós na direção dos pulsares de meia idade. Mas, infelizmente, isso não é suficiente para explicar o excesso de pósitrons.
O excesso de pósitrons de alta energia é difícil de explicar, mas a ausência de achatamento do gráfico do espectro, continuada devido às medições da HAWC, indica que a matéria escura foi a razão para isso.Mas, por alguma razão, com cada nova medição do excesso de pósitrons ou a observação de uma fonte astrofísica que não pode ser responsável por isso, as conversas começam imediatamente no estilo de "não podemos explicar isso, portanto a culpa é da matéria escura". E isso é ruim - existem muitos candidatos a fontes astrofísicas que não exigem nenhum tipo de exótico:
- produção secundária de pósitrons e raios gama em outras partículas,
- microquasares ou outros buracos negros que absorvem matéria,
- pulsares muito jovens ou muito velhos, incluindo magnetares,
- restos de supernova.
E essa não é uma lista completa - apenas exemplos do que pode estar causando esse excesso.
Os restos de uma supernova não jogam apenas elementos pesados criados durante a explosão de volta ao Universo - a presença desses elementos pode ser determinada a partir da TerraMuitos cientistas que trabalham neste campo tendem a matéria escura principalmente porque se aniquilasse e gerasse raios gama e partículas de matéria normal, seria uma revolução e um avanço. Isso seria ideal para caçadores de matéria escura entre os astrofísicos. Mas o pensamento ilusório não funciona e, até onde podemos julgar, a aniquilação de partículas de matéria escura ainda não é detectada por nós. E embora a MT seja sempre distinguida como uma possível explicação para o excesso de pósitrons, isso não é mais provável do que a
atividade de alienígenas no caso da estrela de Tabby .
A idéia de envolver uma estrela em um invólucro de material coletor de luz é conhecida como "esfera de Dyson". Durante a construção, pode cobrir cada vez mais a luz das estrelas. Esta explicação improvável para a atividade da estrela Tabby é semelhante à explicação do excesso de pósitrons usando TMEntrei em contato com Brenda Dingus, a supervisora de projeto da HAWC, e ela comentou assim:
Não há dúvida de que os pósitrons têm outras fontes. No entanto, os pósitrons não se propagam muito longe das fontes e as fontes de pósitrons nas proximidades não são tantas. Os dois melhores candidatos à fonte foram descobertos pelo HAWC e agora sabemos o número de pósitrons que eles emitem. E também sabemos como esses pósitrons se dispersam das fontes, e isso acontece mais lentamente do que se pensava anteriormente. Portanto, embora tenhamos confirmado a presença de fontes de pósitrons nas proximidades, descobrimos que os pósitrons se propagam muito lentamente a partir da fonte e, portanto, não são responsáveis pelo excesso de pósitrons encontrados na Terra.
Quando você cruza uma possibilidade, aumenta a probabilidade das outras. No entanto, isso não significa que esses pósitrons necessariamente venham da matéria escura. Nós não quisemos dizer isso.
A hipótese de excesso de pósitrons nas observações da HAWC sugere que apenas uma pequena fração do número necessário de pósitrons poderia vir de fontes como pulsares próximos de meia-idade.O fato de os dados do HAWC explicarem a presença de apenas 1% dos pósitrons observados em outros experimentos é realmente verdade, e isso é bastante notável - e sugere que outra coisa é culpada por sua presença. Quando você observa que as idéias comuns não podem explicar, por exemplo, um excesso de pósitrons astrofísicos, você pode apresentar a idéia de que essa TM mostra interações há muito procuradas. Mas é muito mais provável que algum outro processo astrofísico acelere partículas comuns conhecidas, o que leva a esses efeitos. Quando um enigma aparece na ciência, é necessário manter a mente aberta para a possibilidade de revolução, mas apostar no comum. E nunca acredite no hype que afirma o contrário.