Czy XMM-Newton zarejestrował sygnał ciemnej materii?

Aksjony (oznaczone na niebiesko), które powstały we wnętrzu Słońca, mogą zmienić się w ziemskim polu magnetycznym (oznaczonym kolorem czerwonym) w fotony rentgenowskie (oznaczone kolorem pomarańczowym). Źródło: University of Leicester
Astronomowie analizując dane rentgenowskie zebrane przez należącącego do Europejskiej Agencji Kosmicznej satelitę XMM-Newton odkryli zmiany w natężęniu promieniowania, które może pochodzić od ciemnej materii. Sygnał, który wykryto naukowcy przypisują oddziaływaniu aksjonów, hipotetycznych cząstek ciemnej materii, z ziemskim polem magnetycznym.

Mianem ciemnej materii określa się substancję, która stanowi ponad 85% materii całego Wszechświata. Nadano jej przydomek ciemna, dlatego, że swoją obecność manifestuje jedynie za pomocą przyciągania grawitacyjnego, skutecznie unikając bezpośredniego wykrycia. Zatem jeżeli niniejsze odkrycie się potwierdzi, to będzie to wielki przełom!

Aksjony zostały zaproponowane jako wyjaśnienie anomalii w dziedzinie fizyki zajmującej się badaniem oddziaływania silnego, czyli jednego z czterech podstawowych sił w naturze. Te nienaładowane, lekkie cząstki miałyby powstać w jądrze Słońca i następnie swobodnie wydostać się przez kilometry gorącej plazmy słonecznej na zewnątrz do przestrzeni kosmicznej. Niektóre z nich dotarłyby do Ziemi, gdzie natrafiłyby na pole magnetyczne, z którym oddziałując produkowałby fotony o energiach odpowiadających  promieniowaniu X. Najprawdopodobniej to właśnie te fotony udało się zarejestrować.

Grupa badaczy odkryła, że kiedy satelita XMM-Newton przelatywał przez silne pole magnetyczne po słonecznej stronie Ziemi, widział wówczas większy sygnał rentgenowski niż będąc po drugiej stronie planety. Odejmując znane źródła promieniowania X, to sygnał tła powinien być w miarę stały, niezależnie od tego, gdzie znajduje się satelita. Zanim jednak nadwyżkę sygnału naukowcy przypisali aksjonom, postarali się również jak najlepiej uwzględnić efekt związany z oddziaływaniem wiatru słonecznego z ziemskim polem magnetycznym. Nadwyżka sygnału jednak pozostała!

Podobną nadwyżkę sygnału udało się również wstępnie zarejestrować na pokładzie Teleskopu Kosmicznego Chandra, satelity rentgenowskiego należącego do NASA. Jednak, aby to potwierdzić konieczne jest zebranie większej ilości danych oraz ich szczegółowa analiza.

Naukowcy zaangażowani w projekt również podchodzą do odkrycia powściągliwie. “Odkryliśmy niezwykły sygnał, który nie potrafimy wyjaśnić konwencjonalnymi metodami, a biorąc pod uwagę aksjony możliwe jest jego wytłumaczenie” komentuje Andy Read, współautor badań. “Jednak to jest tylko hipoteza, a większość hipotez niestety się nie potwierdza” dodaje.

Artykuł opisujący odkrycie został opublikowany 19. października br. na łamach czasopisma Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Z niniejszym odkryciem wiąże się niestety smutna wiadomość, kierownik badań, George Fraser z Uniwersytetu Leicester, zmarł dwa dni po tym jak pracę wysłano do czasopisma.

Artykuł: Potential solar axion signatures in X-ray observations with the XMM–Newton observatory,
MNRAS445 (2): 2146-2168. doi: 10.1093/mnras/stu1865


Hubert Siejkowski | Źródło: nature.com

Liczba odsłon: 1213