Астрофизикам удалось объяснить происхождение гамма-лучей в нашей Галактике, не прибегая к темной материи – загадочной субстанции, проявляющей себя исключительно путем гравитационного воздействия на другие тела. Одной из причин излучения оказались вспышки сверхновых.

Две статьи, опубликованные в журнале Physical Review Letters, показывают, что источником гамма-излучения является аннигиляция антиматерии, которая происходит при встрече межзвездного газа с античастицами, причем появление этих античастиц не связано с темной материей.

Антиматерия и аннигиляция

Античастицы – это элементарные частицы, которые отличаются от обычных только электрическим зарядом и некоторыми квантовыми параметрами. Из них можно составить точно такие же атомы и молекулы, но, по пока невыясненным причинам, Вселенная состоит в основном из обычной материи, а не антивещества.

Античастицы при встрече с обычными их аналогами аннигилируют; то есть если позитрон, античастица электрона, встречается с электроном – то обе частицы превращаются в кванты излучения, причем энергия этих квантов настолько велика, что они видны уже не как видимый свет, а как гамма-излучение. А энергия, которая высвобождается при аннигиляции одного грамма антиматерии, сопоставима со взрывом ядерной бомбы.

Одним из процессов, в результате которого образуются позитроны, является радиоактивный распад – в таком случае позитроны иногда еще называют бета-частицами. На Земле они не могут далеко улететь от места появления и очень быстро аннигилируют, но в космосе у них есть все шансы удалиться на значительное расстояние и только потом столкнуться с электронами и превратиться в гамма-кванты. Загадочное свечение

Астрофизики наблюдали ранее гамма-излучение из различных областей нашей Галактики. То, откуда приходили гамма-лучи, и их энергия не позволяли объяснить появление излучения какими-то процессами на поверхности звезд. Тогда появилась версия о том, что излучение возникает при аннигиляции антиматерии, которую, в свою очередь, производит материя темная – последнюю пока не удалось обнаружить ни одним детектором, но ее существование не вызывает вопросов: темная материя заметна за счет своего гравитационного действия на небесные тела.

Тем не менее, повторная проверка и использование новых результатов со специализированного и предназначенного для наблюдения гамма-лучей спутника «Интеграл» позволило сделать вывод о том, что темная материя на этот раз ни при чем.

Дети сверхновых

Группа астрофизиков из университета Калифорнии смогла объяснить гамма-излучение аннигиляцией позитронов, которые возникают при радиоактивном распаде обычного вещества, прежде всего – ядер тяжелых элементов, которые синтезируются при вспышках сверхновых. Раньше считалось, что сверхновые не могут предоставить достаточно материала для создания наблюдаемой картины, но новые расчеты ученых опровергли эту гипотезу.

Для того, чтобы связать вспышки сверхновых с радиоактивным распадом, необходимо сделать еще одно пояснение. Физикам известно, что звезды светятся за счет термоядерных реакций и слияния ядер легких (расположенных в начале таблицы Менделеева) элементов. Ядра водорода сливаются в ядро гелия, и этот процесс сопровождается выделением энергии в виде квантов излучения и нейтрино. Гелий вступает в дальнейшие реакции и обеспечивает свечение звезды после исчерпания запасов водорода. Потом начинает «гореть» углерод, и так реакции идут вплоть до образования все более тяжелых элементов.

Источник: http://astro-obzor.ru/?atic=247