Наши группы:

Звёзды из антиматерии существуют?

Ученые часто создают частицы антиматерии в ускорителях – коллайдерах. Что такое антивещество мы разбирали тут и сейчас останавливаться на этом вопросе не будем. Когда материя встречается с антиматерией, они взаимно аннигилируют, излучая энергию. Объяснение, почему Вселенная образована в основном из материи, а антиматерия в ней практически отсутствует, за исключением спорадического образования в космических лучах, искусственных коллайдерах и гипотетических взаимодействиях частиц темной материей, заключается в том, что в ранний период ее существования в результате процесса, называемого нарушением CP-инвариантности, возник небольшой избыток материи. Как следствие, почти вся она и антиматерия взаимно уничтожили друг друга, кроме той частицы материи, из которой, собственно, образована видимая Вселенная.

Что удалось зафиксировать?

Между тем, ученых заинтересовали данные магнитного альфа-спектрометра (AMS) – физического прибора на борту Международной космической станции, с помощью которого изучают состав космических лучей, он в 2018 году и обнаружил два ядра антигелия.

Причина удивления в том, что ни один из известных науке природных процессов не может порождать антиматерию в достаточном количестве, чтобы ее подхватили космические детекторы. Самое простое объяснение одновременно является самым невероятным: ядра антигелия могли образоваться внутри антизвезд! Хотя AMS данные еще нуждаются в подтверждении и формально не опубликованы, отдельные ученые отнеслись к ним серьезно и попытались посчитать, сколько должно существовать антизвезд, чтобы мы могли получать от них сигналы.

Основываясь на данных AMS, и информации об объектах, которые потенциально могут быть антизвездами, собранной при помощи Космической гамма-обсерватории Ферми (LAT), Саймон Дюпур, ученый из Исследовательского института астрофизики и планетологии Тулузского университета (Франция) и его коллеги предложили приблизительную оценку их количества.

Антизвезды светят как обычные звезды, излучая свет одинаковой длины волны. Но поскольку они должны существовать во Вселенной, где преобладает материя, то частицы обычной материи, попадая на поверхность антизвезд, должны порождать высокоэнергетические вспышки. Вспышки можно обнаружить по специфическому частотному гамма-излучению. За десятилетия наблюдений LAT идентифицировала примерно шесть тысяч объектов, излучающих такие гамма-кванты. Команда Дюпура проанализировала, какие точно можно идентифицировать как обычные объекты.

Читайте также:  Нейтронная материя перевернёт физику. Разбираемся с третранейтронами

«Мы исключили лишь 14 объектов, точно не являющимися антизвездами, – говорит исследователь. – Если все остальные действительно являются антизвездами, то одна такая звезда во Вселенной должна существовать примерно на 400 тысяч обычных звезд». [Если учесть, что в Млечном Пути от 100 до 400 млрд звезд, то в нашей галактике должно быть от 250 тысяч до миллиона антизвезд]

Зафиксированные гамма-вспышки могут происходить от пульсаров или сверхмассивных черных дыр. Кроме того, они могут быть разновидностью «шума» детектора. Поэтому теперь нужно навести телескоп на 14 кандидатов, которые остались, чтобы убедиться, действительно ли они напоминают звезду или другой известный источник гамма-лучей.

Не всё так складно, как хотелось бы

Вычисление верхнего лимита вероятного количества антизвезд, правда, еще не свидетельствует об открытии этих астрономических объектов. «Согласно теории и наблюдениям, в нашей галактике не должно быть антизвезд. Верхний лимит – ноль», – утверждает Флойд Стекер, астрофизик из Центра космических полетов имени Годдарда, который не принимал участия в исследовании. Однако, по его словам, «чтобы быть убежденным в чем-либо, всегда требуются данные».

Если ученые настроены скептически к самой возможности существования антизвезд, то почему их начали всерьез обсуждать?

Причина – в тех самых надоедливых данных AMS, которые не имеют объяснения. Античастицы могут происходить лишь из двух природных источников – космических лучей и темной материи, – но шансы, что именно они породили сигнал, который подхватил AMS, ничтожно малы.

Дело в том, что вероятность образования антиматерии уменьшается вместе с увеличением их размера.

«Хотя физика прямо не запрещает создание композитных частиц антиматерии, такие события должны быть невероятно редкими», – утверждает Вивиан Пулен, физик из Национального центра научных исследований Франции. Антипротоны образуются относительно просто, однако уже антидейтерий – частица, образованная из антипротона и антинейтрона, – должен быть достаточно редким. AMS же находил анти-альфа-частицу – ядро антигелия, который состоит сразу из двух антипротонов и двух антинейтронов. Шансы создания такой частицы в природе – как в космических лучах, так и в темной материи (процесс является сугубо гипотетическим) – практически нулевые.

Поэтому физики всерьез рассматривают гипотезу антизвезд. Хотя AMS является единственным экспериментом, получившим такие данные, которые, еще не прошли формального рецензирования. Находка большего количества таких частиц может стать сильным аргументом в пользу этой гипотезы. В конце концов, эти данные могут быть погрешностью.

Читайте также:  Что такое квантовая механика

Сомнения всё ещё есть и до научного подтверждения антизвёзд далеко

Сэмуэл Тинг, физик из Массачусетского технологического института и лауреат Нобелевской премии, возглавляющий эксперимент AMS, который первым сообщил о находке ядер антигелия, отказался подтверждать или опровергать достоверность данных до получения дополнительной информации: «Мы еще не готовы опубликовать однозначные выводы относительно антиматерии. Мы сделаем это, когда соберем больше доказательств».

Возможно, другой эксперимент – общий спектрометр античастиц (GAPS) – прольет больше света. GAPS – это детектор на воздушном шаре, который будет искать античастицы над Антарктикой и должен заработать уже в этом году. Данные, полученные от двух обсерваторий, будут намного убедительнее.

Если эти частицы действительно происходят от антизвезд, то это повлечет пересмотр всех теорий. Физики не смогут игнорировать гипотетические объекты, состоящие из антиматерии. Если такие звезды существуют, они, больше не формируются, ведь гипотетические облака из антиводорода, из которых они могли бы возникнуть, должны были давно исчезнуть вследствие аннигиляции за 13 млрд лет существования Вселенной. Такие звезды должны быть реликтами ранней Вселенной, чудом уцелевшие до наших времен. А это, ставит ученых перед следующим вопросом: как? Как они могли сохраниться? Как часто бывает в науке, открытия задают гораздо больше вопросов, чем дают ответов. Но про звёзды мы знаем пока довольно мало.


Поделиться:

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

*

code