Globulärhopen Messier 54. Kredit:NASA
Ett team av astronomer studerade två närliggande klothopar, 47 Tucanae och Omega Centauri, och letade efter signaler som produceras genom att förinta mörk materia. Även om sökningarna visade sig vara tomma, var de inte ett misslyckande. Avsaknaden av en detektion satte strikta övre gränser för massan av den hypotetiska mörka materienpartikeln.
Ljus av mörk materia
Mörk materia utgör cirka 80 % av all massa i universum, även om den är helt osynlig. Den interagerar helt enkelt inte med den elektromagnetiska kraften, så den lyser inte eller reflekterar eller absorberar eller något. Än så länge är det enda bevis vi har för dess existens genom dess gravitationseffekter på resten av universum. På grund av detta är astronomer inte exakt säkra på vad mörk materia är, även om många fysiker tror att det är någon ny sorts partikel, tidigare okänd för standardmodellen för partikelfysik.
En möjlighet är att mörk materia är gjord av någon ultralätt partikel, som en axion. Och även om dessa partiklar inte skulle interagera med normal materia, kan de mycket sällan interagera med sig själva, kollidera och förinta. Om energin från kollisionen är tillräckligt hög kan det resultera i produktionen av en gammastrålning, som sedan splittras och blir en elektron och positron.
Dessa elektroner och positroner kan limma ihop för att bilda bundna tillstånd, kallade positronium. Emellertid är positroniumatomerna inte stabila, och de sönderfaller så småningom och lämnar efter sig en blixt av radioemission.
Så även om mörk materia inte interagerar med elektromagnetism direkt, finns det fortfarande möjligheten att vi kan se radioutstrålningen från kollisionen och sönderfallet av mörk materia partiklar.
Titta på klothoparna
För att få detta att fungera behöver du mycket mörk materia. Om partiklarna av mörk materia kolliderade tillräckligt lätt, skulle vi redan ha sett det. Så kollisionerna måste vara sällsynta. Tätheten av mörk materia i vårt galaktiska grannskap är alldeles för låg för att göra detekterbara utsläpp, men galaxernas täta kärnor kan erbjuda bättre åtkomst.
Den naturliga platsen att titta på är vår galaktiska kärna, men den platsen är översvämmad med alla typer av radiostrålning, så det är svårt att avgöra om en viss signal kommer från att förinta mörk materia eller något mer vardagligt. Så det var därför ett team av astronomer tittade på två närliggande klothopar, som rapporterades i en tidning som nyligen publicerades i förtryckstidskriften arXiv.
De två hoparna, 47 Tucanae och Omega Centauri, är bara några tusen ljusår bort, vilket gör dem relativt lätta att observera. Och astronomer tror att de är resterna av dvärggalaxer, huvuddelen av deras stjärnor har tagits bort från dem genom interaktioner med Vintergatan.
Detta gör klustren till idealiska laboratorier, eftersom de i huvudsak är bollar av tät mörk materia med mycket liten kontaminering. Teamet av astronomer letade efter den unika radiosignalen för sönderfallande positronium med hjälp av Parkes-observatoriet i Australien.
De hittade ingenting, vilket inte nödvändigtvis är en dålig sak. Baserat på sina observationer kunde de placera de bästa övre gränserna hittills på massan och tvärsnittet (ett mått på hur ofta partiklarna interagerar) för dessa modeller av ljus mörk materia. Visst, det hade varit häftigt att se en bekräftad signal och äntligen lägga detta mörka materiamysterium till vila, men ny kunskap i alla riktningar är alltid välkommen och alltid till hjälp. + Utforska vidare
