Decenijama su astronomi posmatrali neobičan, sablasni sjaj koji dopire iz samog centra naše galaksije. Taj "sjaj" nije obična svetlost zvezda; to je visokoenergetska emisija gama zraka koja nastaje u stalnom plesu uništenja. U srcu Mlečnog puta, čestice obične materije sudaraju se sa svojim ogledalnim suprotnostima – česticama antimaterije poznatim kao pozitroni – brišući jedni druge u trenu.

 Ilustracija ChatGPT

Poreklo ove ogromne populacije antimaterije dugo je bila jedna od najčuvanijih tajni kosmosa. Međutim, nova istraživanja donose preokret koji niko nije očekivao. Po prvi put, naučnici su verovatno detektovali signale anihilacije antimaterije koji dolaze izvan granica Mlečnog puta. Ovo otkriće sugeriše da naša galaksija ne samo da proizvodi više antimaterije nego što smo mislili, već da ona "curi" u duboki svemir, prkoseći zakonima za koje smo verovali da je drže zarobljenom.

Šta su pozitroni i zašto "svetle"?

Da bismo razumeli ovaj fenomen, moramo zaroniti u svet subatomskih čestica. Pozitroni su antimaterijski pandani elektronima – imaju identičnu masu i spin, ali suprotan, pozitivan električni naboj. Oni su, u suštini, "zli blizanci" materije od koje smo svi sazdani.

Kada se pozitron sretne sa elektronom, dolazi do procesa anihilacije: obe čestice nestaju, pretvarajući svoju masu u čistu energiju. Taj događaj ne emituje vidljivu svetlost, već specifično gama zračenje.

• Identifikacioni znak (Smoking Gun): Naučnici traže energetsku signaturu od tačno 511 keV (kiloelektronvolti). Ova vrednost je nepogrešiv dokaz da je negde u prostranstvu došlo do susreta materije i antimaterije.

Podaci sa teleskopa INTEGRAL

Ovaj naučni proboj postignut je analizom podataka sa svemirskog teleskopa INTEGRAL, koji je više od dve decenije (od 2002. do 2025. godine) mapirao nebo u domenu gama zračenja. Fizičari Tomas Zigert (Thomas Siegert) i Hiroki Joneda (Hiroki Yoneda) sproveli su rigoroznu analizu, deleći dvadesetogodišnje podatke na trogodišnje intervale kako bi eliminisali mogućnost da su signali samo plod instrumentalne greške.

Rezultat je najdetaljnija mapa anihilacije ikada napravljena, koja je otkrila postojane signale u dva specifična ekstragalaktička regiona:

Problem "begstva”

Otkriće antimaterije u ovim udaljenim regionima postavlja pred naučnike ozbiljan paradoks. Naime, da bi pozitroni mogli da se anihiliraju i proizvedu detektovano gama zračenje, oni moraju biti spori. Međutim, da bi dospeli tako daleko od centra galaksije, morali bi se kretati izuzetno brzo, skoro brzinom svetlosti.

Kako je moguće da su "pobegli" iz galaksije, a da su ipak spori tamo gde ih vidimo? Objašnjenje leži u mehanizmu "kočenja": naučnici veruju da visokoenergetski pozitroni napuštaju disk Mlečnog puta velikom brzinom, ali tek kada udare u guste oblake gasa, kao što su Complex C ili Magelanov tok, taj gas deluje kao kočioni medijum. Čestice usporavaju, sudaraju se sa elektronima i tek tada postaju vidljive našim instrumentima. Do sada se smatralo da je ovakvo bekstvo iz magnetnog zagrljaja galaksije praktično nemoguće.

Brojevi koji prkose logici

Ako ovi pozitroni zaista uspevaju da pobegnu u međugalaktički prostor, to znači da je njihova proizvodnja u našoj galaksiji drastično potcenjena. Podaci ukazuju na nivoe koji prkose dosadašnjim modelima:

• Procenjena stopa proizvodnje iznosi neverovatnih 100 tredeciliona (10^44) pozitrona u sekundi.
• Ovo je 2-3 puta više od prethodnih naučnih procena.
• Tradicionalni izvori – crne rupe, neutronske zvezde i eksplozije supernova – jednostavno ne mogu da proizvedu toliku količinu antimaterije.

Tamna materija i granice poznate fizike

Kada konvencionalna astrofizika udari u zid, moramo se okrenuti egzotičnijim objašnjenjima. Ako supernove nisu dovoljne, jedan od glavnih kandidata za ovaj višak antimaterije je tamna materija. Konkretno, modeli "lake tamne materije" predviđaju čestice koje bi svojim raspadom mogle kontinuirano da generišu upravo ovakav priliv pozitrona.

Ipak, naučna zajednica zadržava dozu opreza. Trenutni signal ima snagu od "4 sigma". U svetu fizike, to je prag velikog uzbuđenja (šansa da je reč o slučajnoj statističkoj fluktuaciji je samo 1 prema 15.000). Međutim, da bi se nešto proglasilo zvaničnim, nepobitnim naučnim otkrićem, potreban je "zlatni standard" od 5 sigma. Ovi "primamljivi tragovi" su nas doveli do same ivice nove fizike, ali nam nedostaje još jedan korak do potvrde.

Pogled u budućnost: Misija COSI 2027

Odgovor na pitanje odakle dolazi ova tajanstvena antimaterija verovatno ćemo dobiti 2027. godine, kada NASA planira lansiranje misije COSI (Compton Spectrometer and Imager). Ovaj instrument nove generacije imaće zadatak da sa neviđenom preciznošću mapira nebo i potvrdi da li su ovi ekstragalaktički signali stvarni.

COSI će nam omogućiti da pratimo tragove pozitrona unazad do njihovog "rodnog mesta", bilo da su to skrivene crne rupe ili same čestice tamne materije. Dok čekamo nove podatke, suočavamo se sa fascinantnom činjenicom: naša galaksija je mnogo "aktivnija" i misterioznija nego što smo mogli da zamislimo, a njena nevidljiva, antimaterijska strana tek počinje da nam se otkriva.

https://www.sciencealert.com/