Gama snímek pulzaru Geminga. Kredit: John Pretz / HAWC.

Vesmír kolem Země působí temně a nehybně, je to ale jenom zdání. Žijeme sice v poklidném koutě Mléčné dráhy, kde jsme ušetřeni častých hvězdných erupcí a podobných zábavných epizod, i tak se ale v našem okolí leccos děje. Země neustále schytává zásahy vysokoenergetickými částicemi, opéká nás kosmické záření, a také na Zemi neustále proudí sluneční vítr. Mezi všemi těmito částicemi jsou i antielektrony, čili pozitrony. Jinými slovy, jsou to částice antihmoty.

Anushka Udara Abeysekara. Kredit: Michigan State University.

Pozitrony představují jenom malou část všech částic kosmického záření. Jejich původ je ale stále dost záhadný. Astrofyzici se obvykle domnívají, že k nám tyto pozitrony proudí snad převážně z pulzarů, divoce roztočených neutronových hvězd v okolním vesmíru. Problém je ale v tom, že pozitronů je více, než by jich mělo být. Ukázaly to například měření sondy PAMELA v roce 2008, která na oběžné dráze detekovala více vysokoenergetických pozitronů, nežli vědci čekali.

Velký mezinárodní tým badatelů, který vedl astrofyzik Anushka Udara Abeysekara z Utažské univerzity, analyzoval nedávná měření nové gama observatoře HAWC (High-Altitude Water Cherenkov) v Mexiku. Ve svém výzkumu se soustředili na hypotézu, podle které je nadbytečná antihmota (tedy nadbytečné pozitrony) generovaná pulzary. Gama observatoř je sama o sobě podivuhodná. Nalézá se v nadmořské výšce 4 100 metrů, na okraji vulkánu Sierra Negra. Observatoř tvoří 300 velkých nádrží s vodou, s jejichž pomocí badatelé sledují spršky částic vytvořené dopadem částic gama záření na pozemskou atmosféru.

Observatoř HAWC. Kredit: J. Goodman / HAWC.

Pulzary, extrémně rychle rotující jádra velkých hvězd, které vybuchly jako supernovy, kolem sebe pohánějí proudy elektricky nabitých částic v supersilných magnetických polích. Když pak proudy energetických částic zasahují okolní plyn a prach, tak fungují jako gigantické urychlovače částic, v nichž se srážejí částice a vznikají částice nové. Ve zběsilých podmínkách se objevují i elektrony a jejich antihmotové protějšky pozitrony, které pak vzápětí odhazují do okolního vesmíru rázové vlny vytvořené kolizemi. Tak to alespoň říká teorie.

Gama snímky pulzarů ve studiio původu pozitronů. Kredit: John Pretz / HAWC.

Observatoř HAWC nedávno detekovala gama záření dvojice pulzarů, Geminga a PSR B0656+14, ve vzdálenostech necelé tisícovky světelných let od nás. Tyhle dva pulzary jsou přitom vhodné ke studiu záležitosti s pozitrony. Podle fyzika Francisca Salesy Greuse z Polské akademie věd v Krakově zachytily detektory observatoře HAWC gama záření, které vyzařují elektrony produkované pulzary. Pulzary zároveň toto gama záření produkují s ohromnou energií.

Pozorování observatoře HAWC probíhala 17 měsíců. Po všech analýzách získaných dat dospěli vědci k závěru, že pulzary sice zodpovídají za některé vysokoenergetické pozitrony, ale ke kompletnímu vysvětlení množství pozitronů, které skrápí naši planetu, to nestačí. Podle další členky badatelského týmu, Sabriny Casanova z Polské akademie věd, je stále pravděpodobnější, že pro příliv pozitronů na Zemi potřebujeme jiné vysvětlení, než pulzary. Jednou z možností je například rozpad částic temné hmoty. Bylo by skvělé vysvětlit dvě velké záhady najednou. Dá to ale ještě hodně práce, aby se něco takového potvrdilo.

Video:  HAWC Launches in Mexico


Literatura
IFL Science 17. 11. 2017, Science 358: 911–914.