Sebuah tim ahli astrofisika telah memecahkan misteri distribusi sinar gamma di galaksi Bima Sakti kita. Sementara beberapa peneliti berpikir distribusi menyarankan bentuk "materi gelap" tidak terdeteksi, tim dari University of California, San Diego, mengusulkan penjelasan berdasarkan model fisik standar galaksi.
Dalam dua makalah ilmiah terpisah, yang paling baru muncul dalam edisi 10 Juli jurnal Physical Review Letters, para astrofisikawan menunjukkan bahwa distribusi sinar gamma ini dapat dijelaskan dengan cara “positron antimateri” dari peluruhan unsur radioaktif, dibuat oleh ledakan bintang masif di galaksi, merambat melalui galaksi. Itu berarti, kata para ilmuwan, distribusi sinar gamma yang diamati bukanlah bukti materi gelap.
"Tidak ada misteri besar," kata Richard Lingenfelter, seorang ilmuwan penelitian di Pusat Astrofisika dan Ilmu Luar Angkasa UC San Diego yang melakukan penelitian dengan Richard Rothschild, seorang ilmuwan penelitian juga di UCSD, dan James Higdon, seorang profesor fisika di Claremont Perguruan tinggi. "Distribusi sinar gamma yang diamati sebenarnya cukup konsisten dengan gambar standar."
Selama lima tahun terakhir, pengukuran sinar gamma dari satelit Eropa INTEGRAL telah membingungkan para astronom, membuat beberapa orang berpendapat bahwa "misteri besar" ada karena distribusi sinar gamma ini di berbagai bagian galaksi Bima Sakti tidak seperti yang diharapkan.
Untuk menjelaskan sumber misteri ini, beberapa astronom telah berhipotesis tentang keberadaan berbagai bentuk materi gelap, yang diduga para astronom ada - dari efek gravitasi yang tidak biasa pada materi yang terlihat seperti bintang dan galaksi - tetapi belum ditemukan.
Yang diketahui dengan pasti adalah bahwa galaksi kita — dan yang lain — dipenuhi dengan partikel-partikel subatomik kecil yang dikenal sebagai positron, pasangan antimateri dari elektron-elektron sehari-hari yang khas. Ketika sebuah elektron dan positron saling bertemu di ruang angkasa, kedua partikel tersebut musnah dan energinya dilepaskan sebagai sinar gamma. Artinya, elektron dan positron menghilang dan dua atau tiga sinar gamma muncul.
"Positron ini dilahirkan pada kecepatan cahaya yang hampir, dan menempuh ribuan tahun cahaya sebelum melambat dalam awan gas yang padat sehingga memiliki kesempatan untuk bergabung dengan sebuah elektron untuk memusnahkan dalam tarian kematian," jelas Higdon. “Perlambatan mereka terjadi dari tarikan partikel lain selama perjalanan mereka melalui ruang. Perjalanan mereka juga terhambat oleh banyak fluktuasi dalam medan magnet galaksi yang menghamburkan mereka maju dan mundur saat mereka bergerak. Semua ini harus diperhitungkan dalam menghitung jarak rata-rata yang akan dilalui positron dari tempat kelahiran mereka dalam ledakan supernova. ”
"Beberapa positron mengarah ke pusat Galaksi, beberapa ke arah luar Bima Sakti yang dikenal sebagai halo galaksi, dan beberapa terperangkap dalam lengan spiral," kata Rothschild. “Walaupun menghitung ini secara terperinci masih jauh melampaui superkomputer tercepat, kami dapat menggunakan apa yang kami ketahui tentang bagaimana elektron melakukan perjalanan ke seluruh tata surya dan apa yang dapat disimpulkan tentang perjalanan mereka di tempat lain untuk memperkirakan bagaimana rekan-rekan anti-materi mereka menembus galaksi . "
Para ilmuwan menghitung bahwa sebagian besar sinar gamma harus terkonsentrasi di daerah bagian dalam galaksi, seperti yang diamati oleh data satelit, tim melaporkan dalam sebuah makalah yang diterbitkan bulan lalu di Astrophysical Journal.
"Distribusi sinar gamma yang diamati konsisten dengan gambar standar di mana sumber positron adalah peluruhan radioaktif dari isotop nikel, titanium dan aluminium yang diproduksi dalam ledakan supernova dari bintang-bintang yang lebih masif daripada Matahari," kata Rothschild.
Dalam makalah pendamping mereka dalam edisi Physical Review Letters minggu ini, para ilmuwan menunjukkan bahwa asumsi dasar dari salah satu penjelasan yang lebih eksotis untuk misteri yang diklaim - peluruhan materi gelap atau pemusnahan - cacat, karena mengasumsikan bahwa positron musnah sangat. dekat dengan bintang yang meledak dari mana mereka berasal.
"Kami dengan jelas menunjukkan bahwa ini bukan masalahnya, dan bahwa distribusi sinar gamma yang diamati oleh satelit sinar gamma bukanlah deteksi atau indikasi 'sinyal materi gelap'," kata Lingenfelter.
Sumber: UC San Diego
