Kunne vi opdage udslettelse af mørke stoffer i kugleformede klynger?

Et hold astronomer studerede to nærliggende kuglehobe, 47 Tucanae og Omega Centauri, og søgte efter signaler produceret ved at udslette mørkt stof. Selvom søgningerne viste sig at være tomme, var de ikke en fiasko. Manglen på en detektion satte strenge øvre grænser for massen af ​​den hypotetiske partikel af mørkt stof.

Skinne et lys på mørkt stof

Mørkt stof udgør omkring 80 % af al massen i universet, selvom det er fuldstændig usynligt. Den interagerer simpelthen ikke med den elektromagnetiske kraft, og den lyser eller reflekterer eller absorberer eller noget. Indtil videre er det eneste bevis, vi har for dets eksistens, gennem dets gravitationseffekter på resten af ​​universet. På grund af dette er astronomer ikke helt sikre på, hvad mørkt stof er, selvom mange fysikere mener, at det er en ny slags partikel, som tidligere var ukendt for partikelfysikkens standardmodel.

En mulighed er, at mørkt stof er lavet af en ultralet partikel, som en axion. Og selvom disse partikler ikke ville interagere med normalt stof, kan de meget sjældent interagere med sig selv, kollidere sammen og tilintetgøre. Hvis energien fra kollisionen er høj nok, kan det resultere i produktionen af ​​en gammastråle, som derefter spaltes til en elektron og positron.

Disse elektroner og positroner kan limes sammen for at danne bundne tilstande, kaldet positronium. Imidlertid er positronium-atomerne ikke stabile, og de henfalder til sidst og efterlader et glimt af radioemission.

Så selvom mørkt stof ikke interagerer direkte med elektromagnetisme, er der stadig mulighed for, at vi kan se radioemissionen fra kollisionen og henfaldet af mørkt stofpartikler.

Se til de kugleformede hobe

For at få dette til at virke har du brug for en masse mørkt stof. Hvis de mørke stofpartikler kolliderede let nok, ville vi allerede have set det. Så sammenstødene må være sjældne. Tætheden af ​​mørkt stof i vores galaktiske kvarter er alt for lav til at kunne påvise emission, men galaksernes tætte kerner kan give bedre adgang.

Det naturlige sted at kigge er vores galaktiske kerne, men det sted er oversvømmet med alle former for radioemission, så det er svært at sige, om et bestemt signal kommer fra udslettelse af mørkt stof eller noget mere banalt. Så det er grunden til, at et hold af astronomer kiggede på to nærliggende kuglehobe, som rapporteret i et papir, der for nylig blev vist i preprint-journalen arXiv.

De to klynger, 47 Tucanae og Omega Centauri, er kun et par tusinde lysår væk, hvilket gør dem relativt nemme at observere. Og astronomer tror, ​​at de er resterne af dværggalakser, hovedparten af ​​deres stjerner fjernet fra dem gennem interaktioner med Mælkevejen.

Dette gør klyngerne til ideelle laboratorier, fordi de i det væsentlige er kugler af tæt mørkt stof med meget lidt forurening. Holdet af astronomer ledte efter det unikke radiosignal fra henfaldende positronium ved hjælp af Parkes-observatoriet i Australien.

De fandt ikke noget, hvilket ikke nødvendigvis er en dårlig ting. Baseret på deres observationer var de i stand til at placere de bedste øvre grænser endnu for massen og tværsnittet (et mål for hvor ofte partiklerne interagerer) af disse modeller af lyse mørkt stof. Sikker på, det ville have været fantastisk at se et bekræftet signal og endelig lægge dette mørke stof mysterium til ro, men ny viden i enhver retning er altid velkommen og altid nyttig. + Udforsk yderligere

Ny teori antyder, at kollision af dværggalakser kan forklare galakser uden mørkt stof