V osrčju jate galaksij, oddaljeni 200 milijonov svetlobnih let, astronomi niso uspeli zaznati hipotetičnih delcev, imenovanih aksioni.
To postavlja nove omejitve, kako mislimo, da ti delci delujejo, ima pa tudi precej resne posledice za teorijo strun in razvoj Teorije vsega, ki opisuje, kako deluje fizično vesolje.
Znanstveniki so prišli do precej dobrih teorij, ko gre za razumevanje delovanja vesolja. Ena izmed njih je splošna relativnost, ki opisuje delovanje fizike na makro ravni. Druga je kvantna mehanika, ki opisuje, kako se stvari vedejo na atomski in subatomski ravni.
Velika težava je, da se teoriji ne razumeta. Splošne relativnosti ni mogoče zmanjšati na kvantno raven in kvantne mehanike ni mogoče razširiti. Velikokrat jih je poskušalo sprijazniti z razvojem tako imenovane teorije vsega.
Eden najbolj obetavnih kandidatov za razrešitev razlike med splošno relativnostjo in kvantno mehaniko je tako imenovana teorija strun, ki vključuje nadomeščanje točkovnih delcev v fiziki delcev z drobnimi, vibrirajočimi enodimenzionalnimi strunami.
Poleg tega številni modeli teorijske strune napovedujejo obstoj aksionov, delcev ultra-nizke mase, ki so bili prvič postavljeni v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja, da bi rešili vprašanje, zakaj močne atomske sile sledijo tako imenovani simetriji paritete naboja, ko pa večina modelov trdi, da ne. . Izkazalo se je, da teorija strun predvideva tudi več delcev, ki se obnašajo kot aksioni, imenovani delci, podobni aksionom.
Ena od lastnosti delcev, podobnih aksionu, je ta, da se lahko ob prehodu skozi magnetno polje spremenijo v foton; obratno pa se lahko fotoni ob prehodu skozi magnetno polje spremenijo v delce, podobne aksionu. Verjetnost, da se to zgodi, je odvisna od številnih dejavnikov, vključno z jakostjo magnetnega polja, prevoženo razdaljo in maso delca.
Znanstveniki so s pomočjo rentgenskega observatorija Chandra preučevali aktivno jedro galaksije NGC 1275, ki leži približno 237 milijonov svetlobnih let v središču kopice galaksij, imenovane jata Perzej.
Njihova opazovanja v osmih dneh so o črni luknji končala malo ali nič. Potem pa so ugotovili, da lahko podatke uporabimo za iskanje delcev, podobnih aksionom.
“Rentgenska svetloba iz NGC1275 mora prehajati skozi vroč plin plina Perseus in ta plin se namagneti,” je pojasnil Reynolds.
Magnetno polje je razmeroma šibko (10.000-krat šibkejše od magnetnega polja na zemeljski površini), vendar morajo fotoni skozi to magnetno polje prepotovati veliko razdaljo. To pomeni, da obstaja veliko možnosti za pretvorbo teh fotonov v delce, podobne aksionu (pod pogojem, da imajo delci, podobni aksionu, dovolj majhno maso). “
Ker je verjetnost pretvorbe odvisna od valovne dolžine fotona, bi morala opazovanja razkriti popačenje, saj se nekatere valovne dolžine pretvorijo bolj učinkovito kot druge.
Raziskovalci so potrebovali približno leto mučnega dela, vendar na koncu takšnega izkrivljanja niso našli.
To pomeni, da lahko znanstveniki izključijo obstoj aksionov v masnem območju, na katerega so bila njihova opazovanja občutljiva – do ene milijardite mase elektrona.
“Naša študija ne izključuje obstoja teh delcev, zagotovo pa ne pomaga teoriji strun,” je povedala astronomka Helen Russell z univerze v Nottinghamu v Veliki Britaniji.
Študija je bila objavljena v Astrophysical Journal.
Viri: Foto: NASA / CXC / SAO / E.Bulbul, et al.
