Тайнствената тъмна материя не се вижда от телескопи от всякакъв обхват. Той се проявява само като гравитационен ефект върху обикновената материя. Тази тъжна истина изглежда трябва да бъде преразгледана. За радост на учените.
В далечен куп галактики нещо поглъща и излъчва рентгенови лъчи на определена енергия. И това нещо не може да бъде обикновено вещество. Това заключение е направено в проучване, публикувано от изследователска група, ръководена от Джоузеф П. Конлон от Оксфордския университет. Творбата е достъпна на сайта за предпечат arXiv.org.
Според съобщението за пресата, тази детективска история започва през 2014 г. Тогава научен екип, ръководен от Езра Бюлбъл (Есра Бюлбюл) от Харвард-Смитсоновия център по астрофизика в Кеймбридж, откри странен феномен. Рентгеновата емисия от клъстера галактики, известна като клъстера Персей, показва спектрална емисионна линия с енергия от 3,5 keV. Резултатът е получен с помощта на инструментите на телескопите XMM-Newton и Chandra. Същата линия е открита при излъчването на 73 други галактически клъстери, регистрирано от телескопа XMM-Newton.
Само седмица след публикуването на този резултат, друга група, ръководена от Алексей Боярски от университета в Лайден в Холандия, съобщава, че е наблюдавала същата линия в радиацията на галактиката М31 и покрайнините на клъстера Персей на същия инструмент XMM-Newton.
Нито един известен астрофизичен процес не води до образуването на такава линия. Ето защо астрономите предполагат, че имат работа с излъчването на мистериозна тъмна материя.
Много астрономи са се опитали да възпроизведат тези наблюдения, но мистериозната линия е намерена и след това не. Това накара скептиците да предположат, че учените изпитват грешка в работата на инструмента или при обработката на данните.
През 2016 г. новият японски телескоп Hitomi, специално проектиран за наблюдение на рентгенови спектрални линии, не успя да засече линията 3,5 keV в радиацията от клъстера Персей. Изглежда, че въпросът е окончателно приключен. Но това беше просто още един обрат.
Екипът на Конлон забеляза, че изображенията на Хитоми са много по-малко остри от тези на Чандра. Следователно, в образа на клъстера Персей, сигналът от два източника е смесен: радиация от горещ газ, разположен около масивна галактика в центъра на клъстера, и светлина, излъчвана от околността на свръхмасивна черна дупка в центъра на самата галактика.
Промоционално видео:
По-ясните изображения на Чандра позволяват да се различи приносът на тези източници. Възползвайки се от това, авторите успяха да анализират отделно приноса на черната дупка и излъчването на горещия газ.
Имайки в ръцете си ранните наблюдения на "Чандра", направени през 2009 г., те откриват удивително нещо: наблюдава се спектрална линия от 3,5 keV, но в "рентгеновите лъчи", излъчвани от газа, това е радиационна линия, а при излъчването на черна дупка - линия усвояване! Както се оказа, телескопът Hitomi смесва приноса от два източника, в резултат на което линиите се компенсират взаимно и следователно не се наблюдават. Изследователите провериха това, като извършиха съответните изчисления.
Но как става така, че, гледайки „директно в очите“на черна дупка, астрономите откриват поглъщането на квантите с енергия от 3,5 keV и наблюдавайки достатъчно далеч от него газ, те улавят радиация под формата на тези кванти?
Това явление отдавна е известно на специалистите, работещи с оптични телескопи. Представете си звезда, защитена от нас от облак газ. Газът поглъща квантите на определена енергия и веднага ги излъчва отново. Но това излъчване се появява във всички посоки: обратно към звездата, перпендикулярно на линията "наблюдател на звездата" (зрителната линия, както казват експертите) и т.н. Следователно, гледайки директно към звездата, намираме абсорбционна линия, тъй като някои от квантите, излъчвани от звездата с тази енергия, няма да достигнат до нас.
Сега с гордост се отвръщаме от звездата и насочваме погледа си към онази част от облака, която е „отстрани“от него. Тези газови атоми също поглъщат радиацията на звездата и също я излъчват. Но този път не виждаме светлината на самата звезда, тя се разпространява под голям ъгъл спрямо зрителната линия. Но виждаме онази част от погълнатата светлина, която газът ще излъчва в нашата посока (в края на краищата тя излъчва светлина във всички посоки равномерно). Следователно, когато разглеждаме тези „странични“области на газа, ще видим радиационна линия!
Всичко, изглежда, е прекрасно. А околността на свръхмасивната черна дупка наистина излъчва кванти с енергия от 3,5 keV, както и кванти на много други енергии от широк диапазон. Но за да възпроизведем току-що описаната картина, трябва да приемем, че в облака от горещ газ около галактиката има нещо, което поглъща квантите на тази конкретна енергия и след това ги излъчва отново. И, както беше споменато по-горе, обикновеното вещество просто не е в състояние да направи това!
И така, все още е тъмна материя? Конлон и колегите му мислят така. Те дори разработиха свой собствен модел на това мистериозно вещество, което възпроизвежда това поведение. Авторите обаче все още не отстъпват варианта на грешката. Последващите проучвания трябва окончателно да изяснят въпроса.