Ein innovatives Überdenken der Röntgeninformationen aus galaktischen Clustern wird dazu beitragen, die Natur der Dunklen Materie aufzuklären. Zu diesem Zweck wurden das Chandra-Röntgenobservatorium, XMM-Newton und Hitomi verwendet. Wenn ihre Daten durch zukünftige Beobachtungen bestätigt werden, können wir die mysteriöse unsichtbare Substanz verstehen, die 85% der Materie des Universums ausfüllt.
Die Studie begann im Jahr 2014, als Astronomen einen Intensitätsanstieg mit extrem spezifischer Energie im galaktischen Perseus-Cluster verzeichneten. Diese Emissionslinie hat eine Energie von 3,5 keV. Diese Intensität war in Bezug auf vertraute Objekte schwer zu erklären, daher legten sie die Existenz dunkler Materie nahe. Später wurden 73 andere galaktische Haufen untersucht und die gleichen Ergebnisse gefunden. Nach zwei Wochen kam ein anderes Wissenschaftlerteam zu dem gleichen Schluss.
Ein kurzer Blick auf den Perseus-Cluster
Diese beiden Ergebnisse blieben jedoch umstritten: Jemand fand die 3,5-keV-Leitung, während andere dies nicht taten. Die Debatte endete 2016 mit dem Aufkommen von Hitomi, das nach solchen Merkmalen suchen sollte. Dieses Teleskop konnte also die 3,5 keV-Leitung in Persey nicht finden. Aber hier macht die Geschichte eine scharfe Wendung.
Einige Wissenschaftler stellten fest, dass das Bild von Hitomi viel bizarrer war als Chandra zeigte. Es stellte sich heraus, dass die Perseus-Daten durch eine Mischung von Röntgensignalen aus zwei Quellen dargestellt werden: der diffusen Komponente des heißen Gases, das das galaktische Zentrum umgibt, und den Röntgenstrahlen in der Nähe des supermassiven Schwarzen Lochs. Bei der Verwendung von Chandra war es möglich, diese Quellen zu trennen und einen Überschuss an Röntgenstrahlen bei 3,5 keV zu erkennen. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, dieses Verhalten zu erklären: die Erfassung der Röntgenabsorption bei der Untersuchung eines Schwarzen Lochs und die Emission von Strahlen mit der gleichen Energie, jedoch bereits bei der Untersuchung eines heißen Gases.
Die neuesten Daten zeigen, dass in der Region um das Schwarze Loch im Zentrum von Perseus eine Röntgenabsorption von 3,5 keV nachgewiesen wird. Dies bedeutet, dass die Teilchen der dunklen Materie im Cluster die Strahlung absorbieren und abgeben. Wenn das neue Modell wahr ist, hilft es eines Tages, die wahre Natur der dunklen Materie zu bestimmen.
Wissenschaftler, die Sterne und Gaswolken mit optischen Teleskopen untersuchen, kennen dieses Verhalten. Sternenlicht weist häufig Absorptionslinien auf. Die Absorption entfernt Atome aus dem Niedrigenergiezustand in den Hochenergiezustand. Ein Atom geht schnell auf niedrige Energie über und setzt Licht frei. Wenn wir der Wolke nur in Richtung des Sterns folgen, würde nur ein fluoreszierendes Licht gefunden werden.
Die Forscher glauben, dass Teilchen der dunklen Materie sich wie Atome mit zwei Energiezuständen verhalten können, die durch 3,5 keV getrennt sind. Um neue Details zu erfahren, müssen Wissenschaftler weiterhin die Ansammlung von Perseus und dergleichen beobachten.
