Tajemnica Gromady w Perseuszu

Artystyczna wizja satelity Chandra. Źródło: NASA/CXC/NGST
Wszechświat kryje w sobie wiele zagadek i tajemnic. Astronomowie wykorzystując Kosmiczne Obserwatorium Chandra natrafili właśnie na kolejną z nich. Esra Bulbul z Harvard Center for Astrophysics wraz ze współpracownikami przy pomocy satelity badali, oddaloną o 250 milionów lat świetlnych, gromadę galaktyk w Perseuszu. To jeden z najbardziej masywnych obiektów we Wszechświecie!

Gromada galaktyk jest zanurzona w niezwykłej atmosferze, gorącej plazmie i to właśnie tam dokonano tajemniczego odkrycia. Atmosfera gromady składa się głównie z jonów: żelaza (Fe XXV), krzemu (Si XIV) i siarki (S XV). Każdy z tych jonów produkuje charakterystyczny sygnał, tzw. linię, w widmie rentgenowskim. Są to powszechnie znane linie i teleskop Chandra ma możliwość ich detekcji. W 2012 roku Bulbul analizując dane z teleskopu natrafiła na nową, nietypową linię. Sygnał pojawił się w okolicy energii 3,56 keV (co odpowiada długości fali ok 0,35 nm). Żadne ze znanych przejść atomowych, odpowiedzialnych za produkcję linii spektralnych, nie może powodować emisji fotonów o tej energii! Początkowo badaczka podejrzewała, że popełniła jakiś błąd w analizie danych lub było to zakłócenie powstałe w detektorze. Wykonała więc ponownie redukcję danych, sprawdzając kolejno każdy z uzyskanych wyników pośrednich. Sprawdziła też obserwacje wykonane przez 4 inne detektory zamontowane na pokładzie dwóch innych obserwatoriów. Linia wciąż tam była i wydawała się być rzeczywistą emisją ze źródła.

Ostatecznym potwierdzeniem były obserwacje wykonane teleskopem XMM-Newton i zredukowane przez współpracowników Bulbul, które pokazały, że w 73-ech innych gromadach galaktyk ta linia emisyjna jest również obecna. Ponadto inna niezależna grupa naukowców, kierowana przez Alexey’a Boyarsky’ego z Uniwersytetu Leiden w Holandii, odkryła przy pomocy teleskopu XMM-Newton emisję na tej linii w Galaktyce Andromedy. Potwierdzili również jej obecność na rubieżach Gromady w Perseuszu.

Odkryta linia spektralna wydaje się nie pochodzić ze zwykłej materii, więc podejrzenia skierowano na ciemną materię. Po opublikowaniu artykułu o odkryciu nowej linii pojawiło się ponad 60 propozycji rodzajów ciemnej materii, które mogły by prowadzić do powstania takiej właśnie linii. Wśród nich proponowane były aksjony oraz neutrina sterylne, ale pojawiły się również koncepcje nowych cząstek, żartobliwie nazwanych bulbulonami.

W rozwiązaniu problemu zagadkowej emisji z gromad galaktyk może pomóc nowe obserwatorium, które Japońska Agencja Kosmiczna (JAXA) planuje wystrzelić w 2015 roku. Będzie to nowoczesny teleskop rentgenowski Astro-H. Zostanie on wyposażony w nowego rodzaju detektor promieniowania X skonstruowany wspólnie z naukowcami z NASA oraz Uniwersytetu Wisconsin. Możliwe, że to dzięki niemu uda się wyjaśnić pochodzenie tajemniczej linii emisyjnej lub przynajmniej dowiemy się czegoś więcej na jej temat.

Poniżej zamieszczamy link do krótkiego filmu wideo przedstawiającego odkrycie tajemniczego sygnału z serca Gromady w Perseuszu. Komentarz w j. angielskim. Źródło: Science@NASA

Artykuł: Esra Bulbul et al. 2014 ApJ 789 13. doi:10.1088/0004-637X/789/1/13

Hubert Siejkowski | Źródło: science.nasa.gov

Liczba odsłon: 1418