Der größte Teil der Antimaterie, die den Raum unserer Milchstraße füllt, könnte laut neuer Forschung die Überreste toter Sterne sein. Laut Wissenschaftlern ist ihre Arbeit in der Lage, das seit mehr als 40 Jahren bestehende Rätsel der Astrophysik zu lösen.
Jedes Teilchen gewöhnlicher Materie hat eine Antipode - Antimaterie, die die gleiche Masse hat, aber gleichzeitig eine entgegengesetzte Ladung hat. Beispielsweise ist das Antiteilchen eines negativ geladenen Elektrons ein positiv geladenes Positron. Wenn Partikel und Antiteilchen kollidieren, führt dies zu ihrer Zerstörung (Vernichtung) und einer starken Energiefreisetzung. Nur ein Gramm Antimaterie, das mit einem Gramm gewöhnlicher Materie kollidiert, kann eine Explosion verursachen, bei der die Energiefreisetzung doppelt so hoch ist wie bei der Explosion einer auf Hiroshima abgeworfenen Bombe.
Vor mehr als 40 Jahren stellten Wissenschaftler erstmals fest, dass Gammastrahlen, die während der Positronenvernichtung emittiert werden, zu diesem Zeitpunkt in alle Richtungen der Galaxie freigesetzt werden. Aufgrund dieser Entdeckung wurde angenommen, dass jede Sekunde innerhalb der Milchstraße 10 ^ 43 Positronen (eine mit 43 Nullen) vernichten. In derselben Studie wurde gezeigt, dass das Vorhandensein der meisten dieser Positronen im galaktischen Zentrum (zentraler Balken) und nicht in der galaktischen Scheibe selbst bestimmt wurde, obwohl der Balken selbst weniger als die Hälfte der gesamten Masse der Milchstraße enthält.
Es wurde angenommen, dass die Quelle der Emission dieser Positronen radioaktives Material ist, das von den Sternen synthetisiert wird. In den nächsten Jahrzehnten konnten Wissenschaftler jedoch nie bestimmen, welche Art von Sternen eine solche Menge Antimaterie erzeugen kann. Später wurde eine andere Annahme getroffen: Der Ausstoß von Positronen kann durch seltene Quellen wie supermassereiche Schwarze Löcher in den meisten galaktischen Zentren sowie durch Teilchen dunkler Materie, die sich gegenseitig vernichten, erzeugt werden.
„Die Quelle dieser Positronen ist ein Rätsel mit mehr als 40 Jahren Geschichte. Aber um Positronen zu erklären, braucht man keine exotischen Elemente wie dunkle Materie “, sagt der Hauptautor der neuen Studie, der Astrophysiker der Australian National University, Roland Crocker.
Seiner Meinung nach könnte diese Quelle Supernovae sein - katastrophale Explosionen von Sternen, die eine große Anzahl von Positronen erzeugen können. Dies wird laut dem Wissenschaftler durch die Tatsache bestätigt, wo diese Positronen am häufigsten gefunden wurden.
Crocker konzentrierte sich auf Supernovae ähnlich dem als SN 1991bg bekannten Objekt. Wie sich herausstellte, ist diese Art von Objekt in anderen Galaxien häufiger anzutreffen, jedoch viel seltener als gewöhnliche Supernovae. Im Gegensatz zu den meisten gewöhnlichen Supernovae, die praktisch alle anderen Sterne in Galaxien in den Schatten stellen können, erzeugt der untersuchte Supernova-Typ keine große Menge an sichtbarem Licht und wird als sehr selten angesehen. Und deshalb wurde es laut dem Forscher so selten in der Milchstraße gefunden.
Frühere Studien haben gezeigt, dass eine ähnliche Art von schwacher Supernova auftreten könnte, wenn zwei weiße Zwerge verschmelzen. Letztere haben eine sehr hohe Dichte und repräsentieren die Kerne toter Sterne (die Größe der Erde), die übrig bleiben, nachdem die Sterne ihren Kernbrennstoff vollständig aufgebraucht und ihre äußeren Schichten verloren haben. Die meisten Sterne, einschließlich unserer Sonne, werden eines Tages weiße Zwerge.
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Zurück zu Supernovae vom Typ SN 1991bg sollte angemerkt werden, dass sie spezifisch auftreten, wenn zwei weiße Zwerge mit geringer Masse kollidieren, von denen einer reich an Kohlenstoff- und Sauerstoffreserven und der andere mit Helium ist. Obwohl diese Art unter Supernovae selten ist, kann sie große Mengen eines radioaktiven Isotops erzeugen, das als Titan-44 bekannt ist. Und er ist es, der die Positronen herausgreift, die Astronomen in der gesamten Milchstraße entdeckt haben.
Zu einer Zeit, in der die meisten Supernovae aus jungen und massiven Sternen geboren werden, werden Objekte wie SN 1991bg am häufigsten in Regionen gefunden, in denen ältere Sterne zwischen 3 und 6 Milliarden Jahren vorherrschen. Dieser Altersunterschied könnte erklären, warum die zuvor entdeckten Positronen hauptsächlich im zentralen Balken der Milchstraße, der eine große Anzahl alter Sterne enthält, als in der äußeren galaktischen Scheibe beobachtet wurden.
Crocker stellt hier auch fest, dass andere Quellen für das Auftreten einer bestimmten Menge von Positronen verantwortlich sein können.
„Obwohl dies nicht notwendig ist, da Objekte vom Typ SN1991bg in der Lage sind, die gesamte Phänomenologie von Positronen unabhängig zu erklären. Jüngste Erkenntnisse deuten darauf hin, dass die Positronenquelle eng mit dem Zentrum der Galaxie verbunden ist. In unserem Modell erklärt sich dies aus der Tatsache, dass alte Sterne meist in einem Radius von 200 Parsec (ca. 650 Lichtjahre) in Form eines supermassiven Schwarzen Lochs um das galaktische Zentrum verstreut sind. Trotzdem wäre es sehr interessant, das Schwarze Loch selbst als zusätzliche Quelle zu betrachten “, schließt Crocker.
NIKOLAY KHIZHNYAK
