Обнаружена главная фабрика антиматерии в Галактике

Вся антиматерия Галактики, следы распадов которой постоянно фиксируют космические телескопы НАСА, может возникать при  взрывах сверхновых, возникающих при слиянии белых карликов. 

"Эти наблюдения позволили нам раскрыть тайны самой неизвестной для нас части Млечного Пути, где обитают древнейшие звезды. Когда пары белых карликов сближаются слишком сильно, более крупная звезда "срывает" часть материи с ее меньшего спутника и превращается в термоядерную бомбу, чей взрыв порождает фактически всю антиматерию Галактики", — объясняет Роланд Крокер (Roland Crocker) из Национального университета Австралии в Канберре.

Когда советские и американские астрономы запустили первые космические телескопы на орбиту Земли, наблюдения за Галактикой в гамма- и рентгеновском диапазоне преподнесли большой сюрприз. Оказалось, что центральная часть Млечного Пути вырабатывала большие количества фотонов высокой энергии, которые могут возникать только в ходе распадов частиц антиматерии.

Поиски источников этой материи ведутся уже почти 50 лет. На их роль сегодня претендуют два объекта – "термоядерные" сверхновые и сверхпрожорливые черные дыры-микроквазары. В первом случае антиматерия возникает при формировании изотопов определенных элементов, распадающихся на более легкие ядра и позитроны, а во втором – в результате столкновения частиц света и их превращения в антиматерию.

Как рассказывает Крокер, длительные поиски следов образования антиматерии и по тому, и под другому сценарию фактически ни к чему не привели. Число известных микроквазаров в центре галактики крайне мало – мы знаем лишь четыре таких объекта, а в случае со сверхновыми ученым не удавалось найти правдоподобного механизма рождения антиматерии. Поэтому некоторые астрономы сегодня считают, что она возникает более экзотическими путями – в результате распада темной материи или в окрестностях сверхмассивной черной дыры Sgr A*.

Команда Крокера нашла выход из этой ситуации, проследив за тем, какие элементы возникают в результате взрывов сверхновых первого типа. Подобные вспышки, как рассказывают астрономы, возникают в результате слияния пар белых карликов. Объединение их материи приводит к "полноценному" термоядерному взрыву, после которого от звезд не остается даже и следа.

Температуры внутри недр таких карликов во время взрыва так высоки, что в них формируется фактически вся таблица Менделеева, в том числе и нестабильные элементы, чей распад ведет к образованию не только материи, но и антиматерии. Ими, как рассказывают ученые, являются никель-56, титан-44 и алюминий-26.

Проанализировав то, как возникают и распадаются эти элементы, Крокер и его коллеги пришли к выводу, что титан-44 — идеальный кандидат на роль главного источника антиматерии Галактики. Его количество и частота распада очень точно укладываются в данные по количеству антиматерии в центре Млечного Пути, а сами ее частицы, возникающие в ходе распадов ядер титана-44, будут разогнаны до "правильных" скоростей, как объясняют исследователи.

В прошлом, по словам Крокера, титан-44 не считался кандидатом на роль "главного поставщика" антиматерии по той причине, что его главным источником считались обычные сверхновые, возникающие в результате гравитационного коллапса крупных звезд, исчерпавших свои запасы водорода и гелия. Они производят примерно в четыре раза меньше титана-44, чем нужно для объяснения наличия антиматерии в ядре Млечного Пути.

Как показывают расчеты ученых, эту проблему можно решить, если главным источником титана будут сверхновые первого типа, возникающие при слиянии двух разных белых карликов, один из которых будет состоять почти полностью из гелия, а второй – из углерода и кислорода. Такие взрывы, как показывают наблюдения за сверхновыми, происходят примерно раз в 500 лет, производимого ими титана-44 должно хватить, чтобы покрыть этот недостаток.