Skrivnostna temna snov ni vidna skozi teleskope katerega koli dosega. Kaže se le kot gravitacijski učinek na navadno snov. Zdi se, da je treba to žalostno resnico premisliti. Na veselje znanstvenikov.
V oddaljeni kopici galaksij nekaj absorbira in ponovno oddaja rentgenske žarke določene energije. In to nekaj ne more biti običajna snov. Ta zaključek je narejen v študiji, ki jo je objavila raziskovalna skupina pod vodstvom Josepha P. Conlona z univerze v Oxfordu. Delo je na voljo na spletnem mestu za pretisk arXiv.org.
Glede na sporočilo za javnost v raziskavi se je ta detektiv začela leta 2014. Nato je znanstvena skupina pod vodstvom Ezre Bulbula (Esra Bulbul) iz Harvard-Smithsonian Centra za astrofiziko v Cambridgeu odkrila čuden pojav. Rentgenska emisija iz kopice galaksij, znana kot jata Perzej, je pokazala spektralno emisijsko črto z energijo 3,5 keV. Rezultat smo dobili z instrumenti teleskopov XMM-Newton in Chandra. Ista linija je bila najdena v sevanju 73 drugih kopic galaksij, ki ga je zabeležil teleskop XMM-Newton.
Samo teden dni po objavi tega rezultata je druga skupina, ki jo je vodil Alexey Boyarsky z nizozemske univerze Leiden, poročala, da je na istem instrumentu XMM-Newton opazovala enako črto v emisiji galaksije M31 in obrobja jate Perzej.
Noben znani astrofizični proces ne vodi do nastanka takšne črte. Zato so astronomi predlagali, da se ukvarjajo s sevanjem skrivnostne temne snovi.
Številni astronomi so poskušali ponoviti ta opažanja, toda skrivnostna črta je bila najdena in nato ne. Zaradi tega so skeptiki domnevali, da so imeli znanstveniki napako pri delovanju instrumenta ali pri obdelavi podatkov.
Leta 2016 novi japonski teleskop Hitomi, posebej zasnovan za opazovanje rentgenskih spektralnih linij, ni mogel zaznati linije 3,5 keV v sevanju iz grozda Perseus. Zdelo se je, da je vprašanje končno zaprto. Toda to je bil le še en zasuk.
Conlonova ekipa je opazila, da so Hitomijeve slike veliko manj ostre kot Chandrine. Zato je bil na podobi kopice Perzej mešan signal dveh virov: sevanja vročega plina, ki se nahaja okoli masivne galaksije v središču kopice, in svetlobe, ki prihaja iz okolice supermasivne črne luknje v središču same te galaksije.
Promocijski video:
Jasnejše slike Chandre omogočajo razbrati prispevek teh virov. Avtorji so to izkoristili in lahko ločeno analizirali prispevek črne luknje in sevanje vročega plina.
Ob zgodnjih opazovanjih "Chandre", opravljenih že leta 2009, so odkrili presenetljivo: opazili smo spektralno črto 3,5 keV, toda v "rentgenskih žarkih", ki jih oddaja plin, je bila to sevalna črta, v sevanju črne luknje pa črta absorpcija! Kot se je izkazalo, je teleskop Hitomi mešal prispevek iz dveh virov, zato so se linije med seboj kompenzirale in jih zato niso opazili. Raziskovalci so to preverili z ustreznimi izračuni.
Kako pa to, da astronomi, ki gledajo "naravnost v oči" črne luknje, zaznajo absorpcijo kvantov z energijo 3,5 keV in ob opazovanju plina, ki je dovolj daleč od njega, ujamejo sevanje v obliki teh kvant?
Ta pojav že dolgo poznajo strokovnjaki, ki delajo z optičnimi teleskopi. Predstavljajte si zvezdo, ki je pred nami zaščitena z oblakom plina. Plin absorbira kvante določene energije in jih takoj ponovno odda. Toda to sevanje se pojavlja v vseh smereh: nazaj do zvezde, pravokotno na črto "zvezda - opazovalec" (vidna črta, kot pravijo strokovnjaki) itd. Zato ob pogledu neposredno na zvezdo najdemo absorpcijsko črto, saj nekateri kvanti, ki jih s to energijo oddaja zvezda, ne bodo dosegli nas.
Zdaj se s ponosom obrnemo stran od zvezde in pogled usmerimo v tisti del oblaka, ki je »ob strani«. Ti atomi plina absorbirajo tudi zvezdino sevanje in ga tudi ponovno oddajajo. A tokrat svetlobe same zvezde ne vidimo, širi se pod velikim kotom glede na vidno polje. A vidimo tisti del absorbirane svetlobe, ki ga bo plin oddajal v našo smer (navsezadnje oddaja svetlobo v vse smeri enakomerno). Zato bomo ob pogledu na ta "stranska" področja plina videli sevalno črto!
Zdi se, da je vse čudovito. In bližina supermasivne črne luknje res oddaja kvante z energijo 3,5 keV, pa tudi kvante številnih drugih energij iz širokega razpona. Toda, da bi reproducirali pravkar opisano sliko, moramo domnevati, da v oblaku vročega plina okoli galaksije obstaja nekaj, kar absorbira kvante prav te energije in jih nato ponovno oddaja. In kot že omenjeno, navadna snov tega preprosto ne zmore!
Torej, še vedno gre za temno snov? Conlon in njegovi kolegi tako mislijo. Razvili so celo svoj model te skrivnostne snovi, ki reproducira to vedenje. Vendar različice napake avtorji še ne popuščajo. Nadaljnje študije bi morale končno razjasniti vprašanje.