Астрономы открыли главную фабрику антиматерии в Галактике
Вся антиматерия Галактики, следы чьих распадов постоянно фиксируются космическими телескопами НАСА, может возникать в ходе взрывов сверхновых, возникающих в результате слияний белых карликов, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy.
"Эти наблюдения позволили нам раскрыть тайны самой неизвестной для нас части Млечного Пути, где обитают древнейшие звезды. Когда пары белых карликов сближаются слишком сильно, более крупная звезда "срывает" часть материи с ее меньшего спутника и превращается в термоядерную бомбу, чей взрыв порождает фактически всю антиматерию Галактики", - объясняет Роланд Крокер (Roland Crocker) из Национального университета Австралии в Канберре.
Когда советские и американские астрономы запустили первые космические телескопы на орбиту Земли, первые наблюдения за Галактикой в гамма- и рентгеновском диапазоне раскрыли большой сюрприз. Оказалось, что центральная часть Млечного Пути вырабатывала большие количества фотонов высокой энергии, которые могут возникать только в ходе распадов частиц антиматерии.
Поиски источников этой материи ведутся уже почти 50 лет с разной степенью успешности. На их роль сегодня претендуют два объекта - "термоядерные" сверхновые первого типа, и сверхпрожорливые черные дыры-микроквазары. В первом случае антиматерия возникает в результате формирования изотопов определенных элементов, распадающихся на более легкие ядра и позитроны, а во втором - в результате столкновения частиц света и их превращения в антиматерию.
Как рассказывает Крокер, длительные поиски следов формирования антиматерии и по тому, и под другому сценарию фактически ни к чему не привели. Число известных нам микроквазаров в центре галактики является крайне малым - мы знаем лишь четыре таких объекта, а в случае со сверхновыми ученым не удавалось найти правдоподобного механизма ее рождения. Поэтому некоторые астрономы сегодня считают, что антиматерия возникает более экзотическими путями - в результате распада темной материи или в окрестностях сверхмассивной черной дыры Sgr A*.
Команда Крокера нашла выход из этой ситуации, проследив за тем, какие элементы возникают в результате взрывов сверхновых первого типа. Подобные вспышки, как рассказывают ученые, возникают в результате слияния пар белых карликов, объединение материи которых приводит к "полноценному" термоядерному взрыву, после которого от звезд не остается даже и следа.
Температуры внутри недр подобных карликов достигают столь высоких значений во время взрыва, что в них формируется фактически вся таблица Менделеева, в том числе и нестабильные элементы, чей распад ведет к образованию не только материи, но и антиматерии. Ими, как рассказывают ученые, являются никель-56, титан-44 и алюминий-26.
Проанализировав то, как возникают и распадаются эти элементы, Крокер и его коллеги пришли к выводу, что титан-44 является идеальным кандидатом на роль главного источника антиматерии Галактики. Его количество и частота распада, как объясняют ученые, очень точно укладываются в данные по количеству антиматерии в центре Млечного Пути, а сами ее частицы, возникающие в ходе распадов ядер титана-44, будут разогнаны до "правильных" скоростей.
В прошлом, по словам Крокера, титан-44 не считался кандидатом на роль "главного поставщика" антиматерии по той причине, что его главным источником считались обычные сверхновые, возникающие в результате гравитационного коллапса крупных звезд, исчерпавших свои запасы водорода и гелия. Они производят примерно в четыре раза меньше титана-44, чем его нужно для объяснения наличия антиматерии в ядре Млечного Пути.
Эту проблему можно решить, как показывают расчеты ученых, если главным источником титана будут сверхновые первого типа, возникающие при слиянии двух разных белых карликов, один из которых будет состоять почти полностью из гелия, а второй - из углерода и кислорода. Такие взрывы, как показывают наблюдения за сверхновыми, достаточно редко, но происходят, примерно один раз за 500 лет, и производимого ими титана-44 должно хватить, чтобы покрыть этот недостаток.
