هیچ ردی از ماده تاریک در تابش پرتو گامای کیهانی دیده نمی‌شود

پژوهشگران دانشگاه آمستردام (UvA) دقیق‌ترین بررسیِ تابش پس‌زمینه‌ی پرتو گاما که تا به امروز انجام شده بود را منتشر کرده‌اند. این دانشمندان با بهره از داده‌هایی که تلسکوپ منطقه گسترده‌ی فرمی در بیش از ۶ سال گرد آورده بود دریافتند که چشمه‌های این تابشِ پس‌زمینه را در دو رده‌ی متفاوت می‌توان جای داد. در این بررسی، هیچ نشانه‌ای از سهم ذرات ماده‌ی تاریک در این تابش دیده نشد. گزارش این پژوهش در تازه‌ترین شماره‌ی نشریه‌ی فیزیکال ریویو D منتشر شده است.
در این تصویر که بر پایه‌ی داده‌های ۵ ساله‌ی ماهواره‌ی فرمی ناسا درست شده، سرتاسر آسمان را در طیف پرتوهای گاما، انرژی‌های بالاتر از ۱ گیگاالکترون ولت می‌بینیم. رنگ‌های روشن‌تر نشانگر درخشش بیشترِ پرتو گاما هستند. نوار درخشان مرکز تصویر مربوط به کهکشان خودمانست. تصویر بزرگ‌تر
پرتوهای گاما ذراتی از نور (فوتون) با بالاترین انرژی در کیهانند که برای چشم انسان دیدارناپذیرند. رایج‌ترین چشمه‌های پرتو گاما بلازارها هستند: ابرسیاهچاله‌هایی بسیار چگال در مرکز کهکشان‌ها (به عبارت دیگر، اختروش‌های بسیار چگال). ولی تپ‌اخترها و انفجارهای سهمگین ستاره‌ای مانند ابرنواخترها هم می‌توانند پرتو گاما تولید کنند

در سال ۲۰۰۸، ناسا ماهواره‌ی فرمی را با هدف نقشه‌برداری بی‌اندازه دقیق از پرتوهای گامای کیهانی راهی فضا کرد. "تلسکوپ منطقه گسترده" که بر ماهواره‌ی فرمی سوار است از آن زمان تاکنون سرگرم گردآوری داده‌هاست. این تلسکوپ هر سه ساعت یکبار به طور پیوسته از سرتاسر آسمان نقشه بر می‌دارد. بیشینه‌ی پرتو گامایی که این تلسکوپ دیده از آنِ کهکشان خودمان است (راه شیری)، ولی برنامه‌ی تلسکوپ فرمی اینست که بیش از ۳۰۰۰ چشمه‌ی فراکهکشانی را نیز ردیابی کند (بر پایه‌ی آخرین شمارشی که در ژانویه‌ی ۲۰۱۶ انجام شد). با این وجود، شمار این تک چشمه‌ها به آن اندازه کافی نیست که بتواند کل فوتون‌های فرابنفشی که از بیرون از کهکشان می‌آیند را توضیح دهد. در واقع، حدود ۷۵ درصد آنها را نمی‌توان به پای این اجرام نوشت.

پس‌زمینه‌ی همسانگرد پرتو گاما
در دهه‌ی ۱۹۶۰، رصدخانه‌های فضایی یک پس‌زمینه‌ی پرتو گامای محو را یافتند که از چهار گوشه‌ی کیهان می‌آمد و سرتاسر آسمان را می‌پوشاند. اگر انسان دید فرابنفش داشت و به آسمان نگاه می‌کرد، آن را یکپارچه روشن می‌دید.

سرچشمه‌ی این تابش که به نام پس‌زمینه‌ی همسانگرد پرتو گاما شناخته شده پس از چند دهه همچنان ناشناخته است. این تابش می‌تواند از بلازارهایی که هنوز شناسایی نشده‌اند، یا چشمه‌های دیگری که بسیار کم‌نورتر از توان دید تلسکوپ فرمی هستند گسیلیده شده باشند. بخش‌هایی از این پس‌زمینه‌ی پرتو گاما هم می‌تواند اثر انگشت ذرات ماده‌ی تاریک را در خود داشته باشند، ذره‌ای که هنوز دیده نشده و ۸۰ درصدِ نادیدنیِ جرم کیهان را در بر دارد. اگر دو ذره‌ی ماده‌ی تاریک به هم بخورند، می‌توانند یکدیگر را نابود کرده و شناسه‌ی فوتون‌های پرتو گاما تولید کنند.

نوسان‌ها
دکتر ماتیا فورناسا، دانشمند اخترفیزیک ذره‌ای در UvA به همراه همکارانش با بهره از داده‌هایی که تلسکوپ فرمی در مدت ۸۱ ماه گردآوری کرده بود، یک بررسی گسترده و فراگیر روی پس‌زمینه‌ی پرتو گاما انجام دادند- این داده‌ها بسیار بیشتر از داده‌های بررسی پیشین و در دامنه‌ی انرژی گسترده‌تری بود. این پژوهشگران با بررسی نوسان‌هایی که در شدت پس‌زمینه‌ی پرتو گاما دیده می‌شود توانستند دو رده‌ی متفاوت از چشمه‌ها را برای این تابش شناسایی کنند. یک رده‌ از چشمه‌های پرتو گاما مسئول نوسان‌های پس‌زمینه در انرژی‌های پایین است (زیر ۱ گیگا الیکترون ولت) و رده‌ی دیگر مسئول نوسان‌ها در انرژی‌های بالاتر. نشانه‌های این دو رده‌ به گونه‌ی چشمگیری با هم تفاوت دارند.
داده‌های این پژوهشنامه در این عکس توصیف شده‌اند، نوسان‌های پس‌زمینه‌ی همسانگرد پرتو گاما بر پایه‌ی داده‌های گرد آمده در ۸۱ ماه. تابش کهکشان خودمان با رنگ خاکستری پوشیده شده
در پژوهشنامه‌ی این دانشمندان آمده که پرتوهای گاما در دامنه‌ی انرژی بالا (از چند گیگا الکترون ولت به بالا) به احتمال بسیار از بلازارهای دیده نشده سرچشمه گرفته‌اند. پژوهش‌های بیشتری درباره‌ی این چشمه‌های احتمالی در دست انجام است. ولی به نظر می‌رسد شناسایی سرچشمه‌ی پرتو‌های گاما با انرژی کمتر از ۱ گیگا الکترون ولت بسیار دشوارتر است. هیچ یک از گسیلنده‌های شناخته شده‌ی پرتو گاما رفتاری که با این داده‌های تازه سازگار باشد ندارند.

محدودیت در ماده‌ی تاریک
تا امروز، تلسکوپ فرمی هیچ نشانه‌ی قطعی از تابش پرتو گامای گسیلیده از ذرات ماده‌ی تاریک نیافته. این پژوهش تازه هم هیچ نشانه‌ای از یک سیگنال که به ماده‌ی تاریک ربط داشته باشد نیافته. با بهره از این داده‌ها، فورناسا و همکارانش حتی توانستند برخی از مدل‌های ماده‌ی تاریک که در آنها یک سیگنال شناسایی‌پذیر تولید می‌شود را هم رد کنند.

فورناسا که نویسنده‌ی اصلی این پژوهشنامه است می‌گوید: «سنجش‌ ما کامل کننده‌ی برنامه‌های پژوهشی دیگریست که در آنها هم برای یافتن ماده‌ی تاریک دست به دامن پرتوهای گاما شده بودند، و همچنین سنجش ما تایید کرد که شانس چندانی برای وجود تابش پرتو گامای ریشه گرفته از ماده‌ی تاریک در پس‌زمینه‌ی همسانگرد پرتو گاما باقی نمانده.»

--------------------------------------------
به تلگرام یک ستاره در هفت آسمان بپیوندید:

واژه نامه:
University of Amsterdam - UvA - GRAPPA Center of Excellence - gamma-ray - Fermi Large Area Telescope - Physical Review D - photon - blazar - supermassive black hole - galaxy - star - pulsar - supernova - NASA - Fermi satellite - Milky Way - extragalactic - isotropic gamma-ray background - dark matte - Dr Mattia Fornasa - astroparticle physicist

منبع: sciencedaily

0 دیدگاه شما:

Blogger template 'Browniac' by Ourblogtemplates.com 2008

بالای صفحه