Pasukan Teleskop Angkasa Fermi telah menemui galaksi gelap di langit tanpa bintang, tetapi benda gelap membara. Penemu belum mempercayai penemuan itu, dan mustahil untuk mengesahkan hasilnya secara bebas - saintis tidak mendedahkan di mana calon berada
Sebagai tambahan kepada konflik besar dua budaya - "ahli fizik dan penulis lirik", yang diperkenalkan ke dalam peredaran oleh Briton Charles Snow tepat 50 tahun yang lalu, selama berabad-abad juga terjadi konflik kecil mengenai "ahli fizik" secara eksklusif. Ini adalah pertembungan antara teori dan eksperimen, di mana yang pertama biasanya memainkan peranan liberal yang ceroboh dan yang terakhir sebagai konservatif yang bertanggungjawab.
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini dalam astrofizik, konflik ini tidak pernah muncul dengan begitu jelas seperti dalam sejarah zarah-zarah zat gelap, perubahannya menjadi bahan yang kita biasa, sebilangan saintis melihat, sementara yang lain tidak. Kedua kepercayaan tersebut berdasarkan data yang sama.
Paparazzi dan PAMELA
Pereputan dan pemusnahan
Pereputan disebut peluruhan partikel secara spontan, seperti peluruhan nukleus uranium atau neutron yang meninggalkan sebarang inti atom. Pemusnahan adalah pemusnahan zarah bersama apabila mereka saling bertemu, misalnya, pemusnahan elektron dan positron, dan, secara amnya, jirim dan antimateri.
Kadar kerosakan hanya bergantung pada bilangan zarah yang tidak stabil, dan isyarat pemusnahan menentukan frekuensi perlanggaran zarah antara satu sama lain. Oleh itu, kadar peluruhan berkadaran dengan ketumpatan, dan kadar pemusnahan berkadar dengan kuadrat kuantiti ini. Ini adalah bagaimana para astronom berharap dapat membezakan pemusnahan dari kerosakan dalam data pemerhatian.
Ketegangan semangat yang paling besar dicapai pada pertengahan tahun 2008, ketika eksperimen saintifik antarabangsa PAMELA di atas satelit Rusia Resurs-DK menemui kelebihan positron bertenaga tinggi di sekitar Matahari. Mereka mungkin lahir semasa pembusukan spontan atau pemusnahan zarah eksotik bersama, yang seharusnya membentuk benda gelap.
Sudah tentu, penjelasan lain adalah mungkin, tetapi prospek "melihat" perkara yang tidak kelihatan sangat menarik sehingga untuk mendapatkan data PAMELA yang tidak diterbitkan, khabar angin yang beredar di lingkungan astrofizik, banyak ahli teori muda keluar. Ada juga yang memfoto carta PAMELA yang tidak diterbitkan di telefon bimbit semasa laporan peserta projek di persidangan dan berdasarkan data ini mereka menulis artikel teori. Jiwa berani seperti itu, melanggar peraturan etika masyarakat saintifik yang tidak tertulis, bahkan telah dijuluki "paparazzi ilmiah."
Akibatnya, data PAMELA bagaimanapun diterbitkan secara formal, tetapi data tersebut masih belum ada penafsiran yang jelas. Seseorang berpendapat bahawa ini adalah jejak zarah gelap, seseorang menyalahkan bintang neutron di sekitar Matahari untuk penampilannya, seseorang umumnya percaya bahawa kita membicarakan kesalahan sistematik yang tidak dapat dikira dalam operasi peralatan PAMELA.
Kabus, kelam kabut
Banyak yang berharap bahawa keadaan akan diperjelas dengan pelancaran Fermi Space Observatory, yang mengesan foton dengan tenaga yang sangat tinggi. Mereka mungkin dihasilkan apabila cahaya biasa berinteraksi dengan zarah-zarah bermuatan tinggi (inilah yang disebut penyebaran belakang Compton). Dan begitulah para saintis berharap dapat menjelaskan keadaan dengan data PAMELA.
WMAP Haze WMAP telah
menemui lebih banyak radiasi gelombang mikro dari pusat Galaxy - yang disebut "WMAP jerebu", yang tetap ada dalam data setelah mengurangkan semua sumber gelombang mikro yang diketahui dari mereka. Salah satu penjelasan yang paling mungkin adalah sinaran sinkrotron elektron bertenaga yang berliku di sekitar garis aruhan medan magnet antara bintang. Tepat pada elektron yang sama, dengan bantuan kesan Compton terbalik, foton bertenaga tinggi dapat dihasilkan, yang dapat dilihat oleh Fermi.
Sekiranya zarah-zarah bahan gelap benar-benar menjadi sumber positron dan elektron yang bertenaga, maka zarah-zarah gelap itu akan dilahirkan lebih kerap tepat di mana terdapat lebih banyak bahan gelap. Menurut konsep moden, tempat-tempat seperti itu dianggap sebagai pusat galaksi. Oleh itu, ahli astronomi tidak sabar untuk melihat Fermi menuju ke pusat Bima Sakti kita sendiri. Lebih-lebih lagi, ahli astronomi menerima sebilangan besar elektron di sini beberapa tahun yang lalu dari kapal angkasa WMAP.
Video promosi:
Fermi memasuki orbit pada bulan Jun 2008 dan mula mengumpulkan data saintifik beberapa bulan kemudian. Menurut peraturan kumpulan itu, data dari teleskop muncul di ruang awam hanya setahun setelah mereka diterima - untuk membolehkan ahli teori "mereka" menipu krim ilmiah utama dari mereka. Tahun ini hampir habis pada awal musim luruh, tetapi satu kumpulan ahli teori tidak menunggu dan hampir mengulang kisahnya dengan "paparazzi ilmiah." Menurut sebuah artikel yang muncul pada bulan Juli, Fermi melihat lebih banyak radiasi ke arah pusat galaksi. Selain itu, analisis awal menunjukkan bahawa sinaran ini dapat dihasilkan pada partikel yang sama dengan yang ditangkap oleh projek PAMELA.
Walaupun data Fermi diterbitkan, para saintis mengulangi analisis mereka dan dengan lebih yakin menyatakan: selain "Jerebu WMAP" ada juga "Jerebu Fermi", di mana teori pembusukan atau pemusnahan benda gelap sangat sesuai. Karya ini, yang dipimpin oleh Gregory Dobler dari Harvard Center for Astrophysics, tidak lagi malu untuk merujuk kepada saintis yang serius, walaupun hasilnya tidak terlalu berbeza dengan kesimpulan dari karya sebelumnya dari kumpulan yang sama.
Tuan Tidak
Namun, ada satu peringatan penting. Walaupun sebilangan besar elektron dan positron bertenaga tinggi wujud di kawasan pusat galaksi (dan terdapat sedikit keraguan mengenai perkara ini), maka asal usulnya dari zarah-zarah bahan gelap masih perlu dibuktikan. Pada prinsipnya, mereka mungkin mempunyai sumber lain - misalnya, gelombang kejutan dari letupan supernova atau semua bintang neutron yang sama yang tetap berada di lokasi letupan tersebut. Pusat Galaxy semestinya penuh dengan kedua - hanya kerana terdapat banyak bintang, beberapa di antaranya cepat atau lambat meletup. Dan walaupun model alternatif harus cukup "jauh", bagi banyak orang, ini masih merupakan penjelasan yang lebih dapat diterima daripada jenis perkara gelap.
"Dobler dan syarikat telah menginjak es tipis," memberi amaran kepada Elliot Bloom, salah satu dari beberapa teori murni dalam pasukan eksperimen Fermi, setelah artikel mereka diterbitkan. Dalam hatinya, orang ini mungkin harus berjuang dengan dirinya sendiri - seorang ahli teori yang menumpukan separuh hayatnya kepada prospek penjelasan tidak langsung mengenai sifat materi gelap, dia baru-baru ini menjadi "Mr. No" dari kerjasama Fermi. Dialah yang paling sering mengomentari karya seperti artikel Dobler dan meyakinkan rakan dan wartawan bahawa kesimpulan dari "permulaan" paling tidak terlalu awal.
Ironisnya, ini adalah karya Bloom (fail pdf), yang disajikan atas nama kolaborasi dalam bentuk poster di simposium Fermi 2009 di Washington, bahawa episod lain dalam kisah pengesanan pemerhatian benda gelap dapat dimulakan. Hasil karya ini menarik perhatian kepada khabar angin fizikal terkenal - blog Resonaances, yang dikendalikan oleh ahli fizik Poland, Adam Falkowski dari American Rutgers University.
Galaksi gelap
Masalah Substruktur
Perbezaan antara teori yang diramalkan dan bilangan sebenarnya satelit kerdil di Bima Sakti dan galaksi lain disebut masalah substruktur. Penyelesaian standardnya ialah terdapat galaksi kerdil di sekitar kita, tetapi bintang tidak terbentuk di dalamnya.
Bukti baru-baru ini menunjukkan bahawa penjelasan seperti itu memang berkesan: satelit terkecil dari galaksi kita yang baru ditemui benar-benar hanya terdiri dari beberapa ratus bintang. Tetapi jisim mereka (dapat dianggarkan oleh gerakan bintang) jauh lebih besar. Sebilangan besar dianggap mengandungi bahan gelap.
Bloom beralasan betul: untuk mengecualikan alternatif dengan pecutan elektron pada gelombang kejutan, seseorang mesti melihat di mana supernova tidak meletup. Sebaik-baiknya - di mana tidak ada bintang sama sekali, dan perkara gelap semestinya. Menurut teori, halo perkara gelap tanpa bintang semestinya mengelilingi Galaksi kita - teori itu meramalkan galaksi belanda atau dua kali lebih banyak daripada yang sebenarnya diperhatikan.
Untuk mengetahui bintang-bintang yang tidak menerangi, Bloom dan rakannya Pin Wan harus menyekat seluruh arkib data Fermi untuk mencari objek yang diperluas, radiasi gamma yang sesuai dengan model kerosakan atau pemusnahan zarah-zarah bahan gelap. Lebih-lebih lagi, objek seperti itu tidak boleh bertepatan dengan sumber yang diketahui, dan aliran foton daripadanya tidak boleh berubah dari masa ke masa.
Bloom dan Wang menemui 54 sumber diperluas yang menonjol sekurang-kurangnya empat sisihan piawai di atas latar belakang. Setelah memeriksa masing-masing secara berurutan, para saintis menolak 50 "galaksi tanpa bintang" yang berpotensi kerana tidak memenuhi kriteria yang dipilih. Terdapat empat kiri yang memenuhi kriteria. Di atas latar belakang, mereka semua tidak menonjol bahkan dengan empat, tetapi dengan sekurang-kurangnya lima sisihan piawai.
Walaupun begitu, Bloom memakai topeng "Mr. No" sekali lagi dan menyimpulkan bahawa tidak ada kerdil gelap baru yang dikesan dalam data Fermi selama sepuluh bulan pertama. Hujah utama yang diberikan oleh saintis adalah perbezaan antara spektrum sumber-sumber ini dengan model teoritik terpilih mengenai kerosakan bahan gelap.
Soalan halus
Tetapi ini tidak masuk akal, Falkovsky percaya, - memberikan teori yang normal hampir semua spektrum di tangannya, dan dia akan menghasilkan model untuk anda dalam 15 minit yang akan menggambarkan spektrum ini. Kira-kira 15 minit, tentu saja, adalah keterlaluan artistik, tetapi model kerosakan dan pemusnahan sejauh ini memang memberikan ruang yang sangat luas untuk manuver teori.
Mungkin itulah sebabnya Bloom tidak memberikan spektrum. Dia tidak memberikan hasil kerja koordinat calon atau data lain mengenai mereka.
Semua ini sangat menarik, percaya Falkovsky. Bloom tidak mengatakan bahawa tidak ada galaksi gelap, dia hanya mendakwa bahawa "mereka tidak dijumpai dalam data Fermi selama sepuluh bulan pertama." Tidak ada yang tahu apa yang akan berlaku dengan data untuk tahun-tahun berikutnya. Yang jelas ialah Bloom, sebagai anggota kolaborasi Fermi, akan mempunyai akses kepada mereka sebelum orang lain.
