Het grootste deel van de antimaterie die de ruimte van ons Melkwegstelsel vult, zijn mogelijk de overblijfselen van dode sterren, zegt nieuw onderzoek. Volgens wetenschappers is hun werk in staat om het mysterie van de astrofysica, dat al meer dan 40 jaar bestaat, op te lossen.
Elk deeltje van gewone materie heeft een antipode - antimaterie, die dezelfde massa heeft, maar tegelijkertijd een tegengestelde lading heeft. Het antideeltje van een negatief geladen elektron zal bijvoorbeeld een positief geladen positron zijn. Wanneer deeltjes en antideeltjes met elkaar in botsing komen, leidt dit tot vernietiging (vernietiging) en een krachtige afgifte van energie. Slechts één gram antimaterie, die botst met één gram gewone materie, kan een explosie veroorzaken, waarbij het niveau van energie-afgifte twee keer zo hoog zal zijn als bij de explosie van een bom die op Hiroshima is gevallen.
Meer dan 40 jaar geleden hebben wetenschappers voor het eerst vastgesteld dat gammastraling die wordt uitgezonden tijdens positronannihilatie op dat moment in alle richtingen van de melkweg wordt afgegeven. Op basis van deze ontdekking werd aangenomen dat elke seconde in de Melkweg 10 ^ 43 positronen (één met 43 nullen) vernietigen. In dezelfde studie werd aangegeven dat de aanwezigheid van de meeste van deze positronen werd bepaald in het galactische centrum (centrale balk), en niet in de galactische schijf zelf, ondanks het feit dat de balk zelf minder dan de helft van de totale massa van de Melkweg bevat.
De hypothese is dat de bron van de emissie van deze positronen radioactief materiaal is dat door de sterren wordt gesynthetiseerd. In de daaropvolgende decennia hebben wetenschappers echter nooit kunnen bepalen welk type sterren in staat is om een dergelijke hoeveelheid antimaterie te genereren. Later werd een andere aanname gedaan: de positronuitstoot kan worden veroorzaakt door zeldzame bronnen, zoals superzware zwarte gaten die in de meeste galactische centra worden aangetroffen, en donkere materiedeeltjes die met elkaar vernietigen.
“De bron van deze positronen is een mysterie met meer dan 40 jaar geschiedenis. Maar om positronen te verklaren, heb je geen exotische elementen zoals donkere materie nodig”, zegt hoofdauteur van de nieuwe studie, astrofysicus Roland Crocker van de Australian National University.
Naar zijn mening kan deze bron supernovae zijn: catastrofale explosies van sterren die een groot aantal positronen kunnen genereren. Dit wordt volgens de wetenschapper bevestigd door het feit waar deze positronen het vaakst werden aangetroffen.
Crocker concentreerde zich op supernovae vergelijkbaar met het object dat bekend staat als SN 1991bg. Dit type object, zo bleek, komt vaker voor in andere sterrenstelsels, maar veel minder vaak dan gewone supernovae. In tegenstelling tot de meeste gewone supernovae, die vrijwel alle andere sterren in melkwegstelsels kunnen verduisteren, produceert het type supernova dat wordt onderzocht geen grote hoeveelheid zichtbaar licht en wordt het als zeer zeldzaam beschouwd. En daarom werd het volgens de onderzoeker zo weinig gevonden in de Melkweg.
Eerdere studies hebben gesuggereerd dat een vergelijkbaar type zwakke supernova zou kunnen verschijnen wanneer twee witte dwergen samenkomen. Deze laatste hebben een zeer hoge dichtheid en zijn de kernen van dode sterren (zo groot als de aarde), die achterblijven nadat de sterren hun thermonucleaire brandstof volledig hebben uitgeput en hun buitenste lagen hebben verloren. De meeste sterren, inclusief onze zon, zullen op een dag witte dwergen worden.
Promotie video:
Terugkerend naar supernovae van het SN 1991bg-type, moet worden opgemerkt dat ze specifiek verschijnen wanneer twee witte dwergen met een lage massa botsen, waarbij de ene rijk is aan koolstof- en zuurstofreserves en de andere met helium. Ondanks dat het zeldzaam is onder supernovae, is deze soort in staat enorme hoeveelheden van een radioactieve isotoop te genereren die bekend staat als titanium-44. En hij is het die de positronen uitkiest die door astronomen in de Melkweg zijn ontdekt.
In een tijd waarin de meeste supernovae worden geboren uit jonge en zware sterren, worden objecten zoals SN 1991bg het vaakst aangetroffen in gebieden waar oudere sterren tussen 3 en 6 miljard jaar oud de overhand hebben. Dit leeftijdsverschil zou kunnen verklaren waarom de eerder ontdekte positronen voornamelijk werden waargenomen in de centrale balk van de Melkweg, die een groot aantal oude sterren bevat, dan in de buitenste galactische schijf.
Crocker merkt hier ook op dat andere bronnen verantwoordelijk kunnen zijn voor het verschijnen van een bepaald aantal positronen.
“Hoewel dit niet nodig is, aangezien objecten van het type SN1991bg in staat zijn om onafhankelijk de hele fenomenologie van positronen te verklaren. Recent bewijs geeft aan dat de positronbron nauw verbonden is met het centrum van de melkweg. In ons model wordt dit verklaard door het feit dat oude sterren meestal binnen een straal van 200 parsec (ongeveer 650 lichtjaar) rond het galactische centrum zijn verspreid in de vorm van een superzwaar zwart gat. Toch zou het heel interessant zijn om het zwarte gat zelf als een extra bron te beschouwen”, besluit Crocker.
NIKOLAY KHIZHNYAK
