Ανεξήγητα ποζιτρόνια στο διάστημα θα μπορούσαν να προέρχονται από την σκοτεινή ύλη

Πηγή: BBC, 1 Απριλίου 2009

Επιστήμονες σε μια δημοσιευμένη μελέτη τους στο Nature εξήγησαν την αιτία μιας ανεξήγητης πηγής ποζιτρονίων στο διάστημα, που έγινε με τη βοήθεια του οργάνου PAMELA πάνω σε ένα δορυφόρο. Αλλά όπως γράφουν το μυστηριώδες μήνυμα πρέπει να ερευνηθεί κι άλλο προτού επιβεβαιώσουμε ότι έχουμε ανακαλύψει την σκοτεινή ύλη, γιατί πολλοί θεωρητικοί πιστεύουν πως αυτό το σήμα πρέπει να προέρχεται από αυτήν.

Η σκοτεινή ύλη παραμένει άπιαστη παρά τις ισχυρές ενδείξεις για το ρόλο της στην συγκρότηση των γαλαξιών. Θεωρείται ότι αποτελεί το 23% της ύλης του σύμπαντος, αλλά μπορεί να ανιχνευθεί μόνο από τις βαρυτικές επιδράσεις της πάνω στην "κανονική" ύλη.

Η σχετική ανακάλυψη έγινε με τη βοήθεια του οργάνου Pamela πάνω στον δορυφόρο Resurs-DK1, που ξεκίνησε τον Ιούνιο του 2006 και φέρει όργανα προοριζόμενα να διερευνήσουν τυχόν σωματίδια της σκοτεινής ύλης.

Συγκεκριμένα το όργανο ανακάλυψε μια "υπερβολή" του αριθμού των ποζιτρονίων (μετρώντας το λόγο των ποζιτρονίων προς τα ηλεκτρόνια), σε μια περιοχή όπου οι επιστήμονες ανέμεναν να δουν λιγότερα.

Όταν η σκοτεινή ύλη εξαυλώνεται αφήνει πίσω της μια ριπή εξωτικών σωματιδίων, σύμφωνα με τη θεωρία. Και αν τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης είναι τα νετραλίνο τότε το σωματίδιο αυτό - σύμφωνα με τη θεωρία - ταυτίζεται με το αντι-νετραλίνο. Οπότε όταν συγκρούονται σχετικά σπάνια, παράγουν ένα ζεύγος ηλεκτρονίου-ποζιτρονίου. Επειδή λοιπόν τα ποζιτρόνια είναι παραπάνω από ότι αναμέναμε, ίσως να προέρχονται από την διάσπαση των σωματιδίων της σκοτεινής ύλης.

Αν και η εξαύλωση της σκοτεινής ύλης είναι σπάνια, τα ποζιτρόνια που παράγονται επιζούν για μερικά δισεκατομμύρια χρόνια. Γι αυτό και κυκλοφορούν γύρω στο διάστημα αρκετά ώστε να τα ανιχνεύσουν ανιχνευτές σαν το PAMELA.

"Ο λόγος των ποζιτρονίων προς τα ηλεκτρόνια θα πρέπει να μειώνεται με την αύξηση της ενέργειας", λέει ο Piergiorgio Picozza, καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Ρώμης και ένας από τους συντάκτες της έρευνας.

"Ωστόσο, διαπιστώσαμε ότι, σε ένα συγκεκριμένο φάσμα ενέργειας, αυξάνει, και αυτό δεν το περιμέναμε."

Περιστρεφόμενα άστρα

"Δεδομένου ότι γνωρίζουμε πολλά για τις υποκείμενες πηγές των ποζιτρονίων και ηλεκτρονίων, γνωρίζαμε το λόγο των ποζιτρονίων προς ηλεκτρόνια που περιμέναμε να δούμε σε αυτό το συγκεκριμένο επίπεδο ενέργειας", εξηγεί π Nigel Smith, ο οποίος διενεργεί έρευνα για την σκοτεινή ύλη στο Εργαστήριο Rutherford Appleton, που όμως δεν συμμετείχε σε αυτή την έρευνα.

"Είναι σαν το φως. Όταν βλέπετε διάφορα χρώματα, παρατηρείται φωτόνια με διαφορετικές ενέργειες."

Ωστόσο, εκτός από την σκοτεινή ύλη, θα μπορούσε να υπάρχει κι άλλη εξήγηση για τα ποζιτρόνια. Είναι δυνατόν να προέρχονται από πάλσαρ - ταχύτατα περιστρεφόμενα άστρα νετρονίων που πυκνά, που καθώς περιστρέφονται απελευθερώνουν πολύ ενέργεια στο διάστημα.

Το διαστημικό τηλεσκόπιο Fermi των ακτίνων-Χ της Nasa, που ξεκίνησε την αποστολή του τον Ιούνιο του 2008, που λαμβάνει ήδη μετρήσεις από πάλσαρ μπορεί να βρει στοιχεία που θα μπορούσαν να διευκρινίσουν το μυστηριώδες σήμα.

Ο καθηγητής Smith θεωρεί ότι τα πάλσαρ δίνουν την πιθανότερη εξήγηση.

"Είναι η πιο απλή λύση", λέει. "Νομίζω ότι όλοι περιμένουν να έρθουν τα στοιχεία την Fermi"

Ο καθηγητής Picozza συμφωνεί ότι τα πάλσαρ προσφέρουν μια εύλογη, αν και είναι λιγότερο συναρπαστική, καταγωγή.

"Πολλοί θεωρητικοί πιστεύουν πως αυτό το σήμα πρέπει να προέρχεται από την σκοτεινή ύλη," συνέχισε.

"Όμως δεν νομίζω ότι τα στοιχεία αυτά και μόνο είναι αρκετό για να στηρίζουν αυτό τον ισχυρισμό. Αυτό που έχουμε βρει είναι άλλη μια κύρια πηγή ποζιτρονίων."

Ο ίδιος πιστεύει ότι τα σωματίδια που φτιάχνουν την σκοτεινή ύλη (που μάλλον είναι τα εξωτικά σωματίδια νετραλίνο) θα μπορούσε να αναπαραχθούν στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) στην Ελβετία.

Εάν, λέει, αυτό το νέο σήμα δεν ταιριάζει με τα στοιχεία που θα συλλεχθούν από τα πάλσαρ, και αν τα πειράματα στο LHC στηρίζουν τους θεωρητικούς της σκοτεινής ύλης, τότε θα μπορούσαμε να πούμε πως ανακαλύψαμε την σκοτεινή ύλη".

ΑΠΟΣΤΟΛΗ PAMELA

• Pamela προέρχεται από τα αρχικά των λέξεων: Payload for Antimatter Matter Exploration and Light-nuclei Astrophysics

• Ο δορυφόρος πέταξε το 2006 και μεταφέρει όργανα για τον εντοπισμό σωματιδίων και αντι-σωματιδίων στο διάστημα

• Αναμένεται να μείνει σε τροχιά γύρω από τη Γη για τρία τουλάχιστον χρόνια