Záhadná tmavá hmota nie je viditeľná prostredníctvom ďalekohľadov žiadneho rozsahu. Prejavuje sa to iba ako gravitačný účinok na bežnú hmotu. Zdá sa, že túto smutnú pravdu je potrebné prehodnotiť. Na radosť vedcov.
Vo vzdialenej kupe galaxií niečo absorbuje a opätovne emituje röntgenové lúče určitej energie. A toto niečo nemôže byť obyčajná látka. Tento záver predstavuje štúdia, ktorú zverejnila výskumná skupina pod vedením Josepha P. Conlona z Oxfordskej univerzity. Dielo je dostupné na stránke predtlače arXiv.org.
Podľa tlačovej správy z výskumu sa táto detektívka začala v roku 2014. Potom vedecký tím vedený Ezrom Bulbulom (Esra Bulbul) z Harvard-Smithsonianovho centra pre astrofyziku v Cambridge objavil zvláštny jav. Emisia röntgenového žiarenia z kupy galaxií známej ako Perseus Cluster ukázala spektrálnu emisnú čiaru s energiou 3,5 keV. Výsledok bol získaný pomocou prístrojov ďalekohľadov XMM-Newton a Chandra. Rovnaká čiara sa našla v žiarení 73 ďalších zhlukov galaxií zaznamenaných ďalekohľadom XMM-Newton.
Len týždeň po zverejnení tohto výsledku iná skupina vedená Alexejom Boyarským z holandskej univerzity v Leidene uviedla, že pozoruje rovnakú čiaru v žiarení galaxie M31 a okrajov hviezdokopy Perseus na rovnakom prístroji XMM-Newton.
Žiadny známy astrofyzikálny proces nevedie k vytvoreniu takejto línie. Astronómovia preto navrhli, že majú do činenia so žiarením záhadnej temnej hmoty.
Mnoho astronómov sa pokúsilo replikovať tieto pozorovania, ale záhadná čiara sa našla a potom nie. To viedlo skeptikov k domnienkam, že vedci zaznamenali chybu v činnosti prístroja alebo v spracovaní údajov.
V roku 2016 nebol nový japonský ďalekohľad Hitomi, špeciálne navrhnutý na pozorovanie röntgenových spektrálnych čiar, schopný detekovať čiaru 3,5 keV v žiarení z klastra Perseus. Zdá sa, že otázka bola konečne uzavretá. Ale to bol len ďalší dejový zvrat.
Conlonov tím si všimol, že obrázky Hitomiho boli oveľa menej ostré ako obrázky Chandry. Preto bol na snímke zhluku Perseus zmiešaný signál z dvoch zdrojov: žiarenia z horúceho plynu umiestneného okolo masívnej galaxie v strede zhluku a svetlo vychádzajúce z blízkosti supermasívnej čiernej diery v strede tejto galaxie.
Propagačné video:
Jasnejšie obrázky Chandry umožňujú rozlíšiť príspevok týchto zdrojov. S využitím tejto možnosti boli autori schopní samostatne analyzovať príspevok čiernej diery a žiarenie horúceho plynu.
Keď mali v rukách prvotné pozorovania „Chandry“z roku 2009, objavili prekvapivú vec: pozorovala sa spektrálna čiara 3,5 keV, ale v „röntgenových lúčoch“emitovaných plynom to bola radiačná čiara a v žiarení čiernej diery - čiara vstrebávanie! Ako sa ukázalo, ďalekohľad Hitomi zmiešal príspevok z dvoch zdrojov, vďaka čomu sa línie navzájom kompenzovali, a preto neboli pozorované. Vedci to overili vykonaním vhodných výpočtov.
Ako to však je, že pri pohľade „priamo do očí“čiernej diery astronómovia detekujú absorpciu kvant s energiou 3,5 keV a pri pozorovaní plynu dostatočne ďaleko od nej zachytávajú žiarenie v podobe týchto kvant?
Tento jav už dlho poznajú špecialisti pracujúci s optickými ďalekohľadmi. Predstavte si hviezdu chránenú pred nami oblakom plynu. Plyn absorbuje kvantá určitej energie a okamžite ich znova vyžaruje. Ale toto žiarenie sa vyskytuje vo všetkých smeroch: späť k hviezde, kolmo na čiaru „hviezda - pozorovateľ“(čiara pohľadu, ako hovoria odborníci) atď. Preto pri pohľade priamo na hviezdu nájdeme absorpčnú čiaru, pretože časť kvanty emitovanej hviezdou s touto energiou sa k nám nedostane.
Teraz sa hrdo odvraciame od hviezdy a smerujeme svoj pohľad k tej časti oblaku, ktorá je „na jej stranu“. Tieto atómy plynu tiež absorbujú žiarenie hviezdy a tiež ju znova emitujú. Ale tentokrát nevidíme svetlo samotnej hviezdy, šíri sa pod veľkým uhlom k línii pohľadu. Ale vidíme tú časť absorbovaného svetla, ktorú bude plyn emitovať našim smerom (koniec koncov vyžaruje svetlo všetkými smermi rovnomerne). Preto pri pohľade na tieto „bočné“oblasti plynu uvidíme radiačnú čiaru!
Zdá sa, že všetko je úžasné. A okolie supermasívnej čiernej diery skutočne vyžaruje kvantá s energiou 3,5 keV, ako aj množstvá mnohých ďalších energií zo širokého rozsahu. Aby sme však mohli reprodukovať práve opísaný obraz, musíme predpokladať, že v oblaku horúceho plynu okolo galaxie je niečo, čo absorbuje kvantá tejto konkrétnej energie, a potom ich znova vyžaruje. A ako už bolo spomenuté vyššie, bežné látky to jednoducho nedokážu!
Takže, stále je to temná hmota? Conlon a jeho kolegovia si to myslia. Dokonca vyvinuli vlastný model tejto záhadnej látky, ktorá toto správanie reprodukuje. Autori však zatiaľ nezľavili z možnosti chyby. Následné štúdie by mali konečne objasniť problém.