Supernova Face-Off kan løse det 40-årige mysterium om antimateriale

To lyse kugler cirkler omgivet af en spiral af bølger i rummet

To hvide dværge går mod en kollision i denne kunstners illustration. Ny forskning tyder på, at Mælkevejens overvægt af positroner kan komme fra en specialiseret type supernova fra kolliderende hvide dværge med lav masse-en eksplosion, der er vanskelig at opdage, men rig på en isotop, der genererer denne form for antimateriale. (Billedkredit: NASA/Tod Strohmayer (GSFC)/Dana Berry (Chandra X-Ray Observatory))



Størstedelen af ​​antimateriale, der gennemsyrer Mælkevejen, kan komme fra sammenstødende rester af døde stjerner, finder en ny undersøgelse.



Arbejdet kan løse et 40-årigt astrofysisk mysterium, sagde undersøgelsens forskere.

For hver partikel af normalt stof er der en antimateriale modstykke med den modsatte elektriske ladning, men den samme masse. Antipartiklen af ​​den negativt ladede elektron er for eksempel den positivt ladede positron. [Vil Antimatter drive de første stjerneskibe? ]



Når en partikel møder sin antipartikel, tilintetgør de hinanden og afgiver et udbrud af energi. Et gram antimateriale, der udslettede et gram stof, ville frigive omkring det dobbelte af energimængden, da atombomben faldt på Hiroshima, Japan.

For mere end 40 år siden , opdagede forskere først, at den slags gammastråler, der afgives, når positroner tilintetgøres, blev udsendt fra hele galaksen. Deres fund tyder på, at 10^43 positroner - det er en 1 med 43 nuller bagved - blev udslettet i Mælkevejen hvert sekund. Mærkeligt nok blev de fleste af disse positroner opdaget i galaksens centrale bule frem for dens ydre skive, selvom bule er vært for mindre end halvdelen af ​​Mælkevejens masse.

Disse positroner kunne have været udsendt fra radioaktivt materiale syntetiseret af stjerner. Imidlertid har forskere i årtier ikke været i stand til at lokalisere en stjernetype, der kunne generere så store mængder antimateriale. Dette førte til forslag om, at mange positroner kunne stamme fra eksotiske kilder, såsom det supermassive sorte hul, der menes at eksistere i midten af ​​galaksen, eller fra mørke stofpartikler, der tilintetgør hinanden.



'Disse positrons oprindelse er et 40-årigt mysterium inden for astrofysik,' sagde Roland Crocker, hovedforfatter til det nye værk og en partikelastrofysiker ved Australian National University i Canberra. Den nye undersøgelse tyder på, at en slags supernova- en katastrofal eksplosion fra en stjerne - kunne generere de enorme mængder positroner, som tidligere forskning så og forklare de steder i galaksen, hvorfra de er opdaget.

'Du behøver ikke noget eksotisk som mørkt stof for at forklare positronerne,' sagde Crocker til guesswhozoo.com.

Forskerne fokuserede på en type supernova kendt som SN 1991bg-lignende, som er blevet opdaget i andre galakser. I modsætning til de fleste supernovaer, der kortvarigt kan overskygge alle de andre stjerner i deres galakser, genererer denne form for supernova ikke meget synligt lys og er ret sjældent, hvorfor den har undgået detektion i Mælkevejen, sagde Crocker.



Tidligere forskning antydede, at disse svage supernovaer opstår, når to hvide dværge smelter sammen. Hvide dværge er superdense, jordstore kerner af døde stjerner, der efterlades, når stjerner har opbrugt deres brændstof og mister deres ydre lag. De fleste stjerner, herunder solen, vil blive hvide dværge en dag.

Specielt menes disse svage supernovaer at opstå, når to hvide dværge med lav masse-en rig på kulstof og ilt, og den anden rig på helium-smækker sammen. Selvom sådanne supernovaer er sjældnere end standard supernovaer, genererer de meget større mængder af en radioaktiv isotop kendt som titanium-44, som afgiver den slags positroner, som astronomer har opdaget, at de lyner hen over Mælkevejen.

Det nye arbejde antyder, at disse supernovaer kunne være tilstrækkelige til at skabe alle de uforklarlige positroner og dermed løse det galakseomfattende mysterium.

Mens de fleste supernovaer opstår, når unge, massive stjerner dør, findes SN 1991bg-lignende supernovaer i kvarterer, der er rigere på ældre stjerner, der er 3 milliarder til 6 milliarder år gamle. Denne aldersforskel kunne forklare, hvorfor de tidligere opdagede positroner hovedsageligt blev set i Mælkevejens centrale udbuling, som har en større andel af ældre stjerner end galaksen ydre disk.

Andre kilder kan bidrage med nogle af de positroner, som tidligere arbejde opdagede, sagde Crocker. Alligevel er de ikke nødvendige i betragtning af de SN1991bg-lignende supernovaer dybest set kan forklare hele positron-fænomenologien, sagde han. 'De nyeste data viser, at der er en positron-kilde forbundet til selve midten af ​​galaksen,' tilføjede Crocker. 'I vores model forklares dette på grund af de gamle stjerner fordelt på omtrent 200-parsek [650 lysår] skalaer omkring galaksen's supermassive sorte hul, men selve det sorte hul er en interessant alternativ kilde.'

Forskerne detaljerede deres fund online 22. maj i tidsskriftet Nature Astronomy.

Følg Charles Q. Choi på Twitter @cqchoi . Følg os @Spacedotcom , Facebook og Google+ . Original artikel om guesswhozoo.com .