Tajanstvena tamna tvar nije vidljiva teleskopima bilo kojeg dometa. Očituje se samo kao gravitacijski učinak na običnu materiju. Čini se da ovu tužnu istinu treba preispitati. Na radost znanstvenika.
U udaljenom jatu galaksija nešto apsorbira i ponovno emitira X-zrake određene energije. A to nešto ne može biti obična supstanca. Ovaj je zaključak donesen u studiji koju je objavila istraživačka skupina koju je vodio Joseph P. Conlon sa Sveučilišta u Oxfordu. Rad je dostupan na web mjestu pretprinta arXiv.org.
Prema priopćenju za istraživanje istraživanja, ova je detektivska priča započela 2014. godine. Tada je znanstveni tim koji je vodio Ezra Bulbul (Esra Bulbul) iz Harvard-Smithsonian Centra za astrofiziku u Cambridgeu otkrio čudan fenomen. Emisija X-zraka iz nakupine galaksija poznata kao jato Perseja pokazala je spektralnu emisijsku liniju s energijom od 3,5 keV. Rezultat je dobiven pomoću instrumenata teleskopa XMM-Newton i Chandra. Ista linija pronađena je u zračenju 73 druge nakupine galaksija zabilježenom teleskopom XMM-Newton.
Samo tjedan dana nakon objave ovog rezultata, druga skupina koju je predvodio Alexey Boyarsky sa Sveučilišta Leiden u Nizozemskoj izvijestila je da je promatrala istu liniju u emisiji galaksije M31 i predgrađa jata Perseus na istom instrumentu XMM-Newton.
Niti jedan poznati astrofizički proces ne dovodi do stvaranja takve linije. Stoga su astronomi sugerirali da se bave zračenjem tajanstvene tamne materije.
Mnogi astronomi pokušali su ponoviti ta opažanja, ali tajnovita crta je pronađena, a zatim nije. To je navelo skeptike da nagađaju da su znanstvenici imali pogrešku u radu instrumenta ili u obradi podataka.
2016. godine novi japanski teleskop Hitomi, posebno dizajniran za promatranje spektralnih linija X-zraka, nije uspio otkriti liniju od 3,5 keV u zračenju iz jata Perseja. Činilo se da je to pitanje napokon zatvoreno. Ali to je bio samo još jedan zaplet.
Conlonov tim primijetio je da su Hitomijeve slike mnogo manje oštre od Chandrinih. Stoga se na slici jata Perzej miješao signal iz dva izvora: zračenje vrućeg plina smještenog oko masivne galaksije u središtu jata i svjetlost koja je izbijala iz okoline supermasivne crne rupe u središtu same ove galaksije.
Promotivni video:
Jasnije slike Chandre omogućuju prepoznavanje doprinosa ovih izvora. Iskoristivši to, autori su mogli odvojeno analizirati doprinos crne rupe i zračenja vrućeg plina.
Imajući u svojim rukama rana promatranja "Chandre" izvršena još 2009. godine, otkrili su nevjerojatnu stvar: opažena je spektralna linija od 3,5 keV, ali u "X-zrakama" koje je plin emitirao to je bila linija zračenja, a u zračenju crne rupe - linija apsorpcija! Kako se ispostavilo, teleskop Hitomi pomiješao je doprinos iz dva izvora, što je rezultiralo time da su se linije međusobno kompenzirale i stoga nisu promatrane. Istraživači su to potvrdili izvođenjem odgovarajućih izračuna.
Ali kako to da, gledajući "izravno u oči" crne rupe, astronomi otkrivaju apsorpciju kvanta energijom od 3,5 keV, a promatrajući plin dovoljno daleko od njega, hvataju zračenje u obliku tih kvanta?
Taj je fenomen odavno poznat stručnjacima koji rade s optičkim teleskopima. Zamislite zvijezdu zaštićenu od nas oblakom plina. Plin apsorbira kvante određene energije i odmah ih ponovno zrači. Ali to se zračenje javlja u svim smjerovima: natrag do zvijezde, okomito na liniju "promatrača zvijezda" (vidna linija, kako kažu stručnjaci), i tako dalje. Stoga, gledajući izravno u zvijezdu, nalazimo apsorpcijsku liniju, jer neki od kvanta koje zvijezda emitira s ovom energijom neće doći do nas.
Sada se ponosno okrećemo od zvijezde i usmjeravamo pogled prema onom dijelu oblaka koji mu je "sa strane". Ti atomi plina također apsorbiraju zračenje zvijezde i također ga ponovno emitiraju. Ali ovaj put ne vidimo svjetlost same zvijezde, ona se širi pod velikim kutom prema vidokrugu. Ali vidimo onaj dio apsorbirane svjetlosti koji će plin emitirati u našem smjeru (uostalom, ravnomjerno emitira svjetlost u svim smjerovima). Stoga ćemo, gledajući ta "bočna" područja plina, vidjeti liniju zračenja!
Čini se da je sve prekrasno. A blizina supermasivne crne rupe doista emitira kvante s energijom od 3,5 keV, kao i kvante mnogih drugih energija iz širokog raspona. No, da bismo reproducirali upravo opisanu sliku, moramo pretpostaviti da u oblaku vrućeg plina oko galaksije postoji nešto što apsorbira kvante upravo ove energije, a zatim ih ponovno zrači. I, kao što je gore spomenuto, obična tvar to jednostavno nije u stanju učiniti!
Dakle, još uvijek je to tamna materija? Conlon i njegovi kolege tako misle. Čak su razvili vlastiti model ove tajanstvene supstance koja reproducira ovo ponašanje. Međutim, autori još ne popuštaju varijantu pogreške. Naknadne studije trebale bi konačno razjasniti problem.
