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反物質でできた星が宇宙に潜んでいるかもしれない

反物質はサイエンス フィクションのように見えるかもしれません。物理学者の最善の理論では、反物質はビッグバンの間に通常の物質と同じ割合で発生したはずであることが示唆されているにもかかわらず、反物質は私たちの宇宙ではほとんど見られないためです。しかし、研究者たちは実験で反物質の粒子を定期的に生成しており、反物質と通常の物質が出会うたびに、爆発的なエネルギーで互いに消滅する.したがって、宇宙線の衝突、人造の粒子加速器、およびおそらく暗黒物質の粒子間の特定の理論化された相互作用での時折の生成を除けば、時間の始まりにおける通常の物質の最もわずかな過剰は、天体地図から反物質を効果的に一掃したでしょう。 /P>

そのため、2018 年に国際宇宙ステーションの外側に設置されたアルファ磁気分光計 (AMS) 実験の責任者が、この装置が 2 つの反ヘリウム原子核を検出した可能性があると発表したとき、物理学者は非常に困惑しました。早期に発見された可能性があります。どのようにスライスしても、既知の自然プロセスは、宇宙ベースの検出器に到達するのに十分な反ヘリウムを生成するのに苦労します.しかし、これらの困難な方法の中で最も簡単な方法は、反星の内部にある反ヘリウムを調理することです。もちろん、それは存在しないようです。まったく予想外の AMS の結果がまだ確認されておらず、正式に発表されていないという事実にもかかわらず、科学者はそれらを真剣に受け止めており、説明を見つけるために急いでいる人もいます.

暫定的な AMS の発見に触発されて、研究者グループは最近、フェルミ大面積望遠鏡 (LAT )。この研究の筆頭著者であり、フランスのトゥールーズ第 3 大学ポール・サバティエ大学天体物理学および惑星学研究所とフランス国立科学研究センター (CNRS) の天体物理学大学院生である Simon Dupourqué 氏は、 10 年分の LAT データから反星候補を探した後、推定を行いました。

反星は通常の星と同じように輝き、同じ波長の光を生成します。しかし、それらは物質が支配する宇宙に存在するでしょう。通常の物質でできた粒子とガスがそのような星の重力に落ちてその反物質と接触すると、結果として生じる消滅によって高エネルギーの光のフラッシュが生成されます。この光はガンマ線の特定の色として見ることができます。チームは、約 6,000 個の発光体に相当する 10 年分のデータを取得しました。彼らはリストを、適切なガンマ周波数で輝いていて、以前にカタログ化された天体に起因しないソースに絞り込みました。 「したがって、これで 14 の候補が残りましたが、私の意見と共著者の意見では、そうではありません アンチスターです」とデュプルケは言います。しかし、これらのソースがすべてそのような星である場合、このグループは、森の首の恒星には通常の星 400,000 個ごとに約 1 個の反星が存在すると推定しました。

デュプルケ氏によると、これらのガンマ線は、推定される反星の代わりに、銀河の中心にあるパルサーまたは超大質量ブラック ホールから発生している可能性があります。または、単に検出器のノイズのようなものかもしれません。次のステップは、望遠鏡を 14 の候補源の位置に向けて、それらが星に似ているか、平凡なガンマ線を放出する天体に似ているかを調べることです。

いくつかの興味深いが疑わしいガンマ線源を考えると、考えられる反星の数の「上限」を計算することは、そのような天体物理オブジェクトを実際に発見することから遠く離れているため、ほとんどの研究者はその結論に傾いていません. 「銀河系外ガンマ線の理論と観測の両方によれば、私たちの銀河には反星は存在しないはずです....ゼロと一致する上限しか期待できないでしょう」と、NASA のゴダード宇宙飛行センターの天体物理学者で研究には関与していません。 「しかし、これを確認するさらなる観測データがあることは常に良いことです。」

著者を含む科学者がアンチスターの存在そのものに懐疑的であるなら、なぜ議論する価値があるのでしょうか?謎は、説明されていないAMSによって行われたアンチヘリウムの厄介な可能性のある検出にあります.反粒子は、宇宙線と暗黒物質という 2 つの既知の自然発生源から生成される可能性がありますが、そのいずれかが原因である可能性は非常に低いようです。

原子のサイズが大きくなるにつれて、反粒子として生成するのがますます難しくなると、フランスのモントペリエに拠点を置く CNRS の宇宙学者である Vivian Poulin は言います。これは、「それが発生することはますますまれであることを意味しますが、物理学によって許可されています。」反陽子は比較的簡単に形成できますが、反重水素 (反陽子と反中性子) や反ヘリウム (2 つの反陽子と通常は 1 つまたは 2 つの反中性子) など、より重いものは、質量が大きくなるにつれて作成が次第に難しくなります。 2019 年に発表された論文で、Poulin は AMS の潜在的な反ヘリウム検出を使用して、反星の有病率の概算を計算しました。 デュプルケの新しい研究に影響を与えました。

アヌシール・ル・ヴュー素粒子物理学研究所の素粒子天体物理学者で、2019 年の Poulin の研究に携わった Pierre Salati は、破砕と呼ばれるプロセスで、爆発する星からの高エネルギー宇宙線が星間ガス粒子に衝突する可能性があると述べています。 AMS の反粒子検出を担当するチームは、破砕の信じられないほどまれな生成物である 6 つの反ヘリウム 3 核と、宇宙線から形成することが統計的にほぼ不可能な 2 つの反ヘリウム 4 核を検出した可能性があると主張している、と Salati は述べています。 (2 つの同位体の違いは、反中性子が 1 つ追加されていることです。)

ダークマターに関しては、特定のモデルは、ダークマター粒子が互いに消滅する可能性があると予測しています。これは、反粒子を作成するプロセスでもあります。しかし、このプロセスでは、アンチヘリウム4を実際に目にする可能性が十分にあるほど大量に作ることはまだできないかもしれません(そのような推測モデルが現実をまったく反映している場合).そのため、反星仮説がまだ検討中です。確認された反ヘリウムの検出は、反星の存在の良い指標となるでしょうが、これまでのところ、AMS はそのような証拠を提供する唯一の実験であり、まだ査読された出版物を許可されていない、と Salati は述べています。

ポーリンの研究にも携わったオークランド大学の天体物理学者であるイリアス・チョリスは、「反ヘリウムイベントごとに1億回の定期的なヘリウムイベントがあるため、これは非常に困難な分析です」と述べています。彼や他の人々は、検出が非常に複雑な分析のまぐれであることが判明する可能性があると言っています.

マサチューセッツ工科大学のノーベル賞受賞物理学者であるサミュエル・ティングは、AMS チームを率い、2018 年に 2 つの最新の可能性のある反ヘリウム検出 (反ヘリウム 4 候補) を初めて公開しました。 」と彼は言います。 「[さらなる]発表が行われる前に、より多くのデータを収集しています。」

別の実験でより早く答えが得られる可能性があります。一般反粒子分光計 (GAPS) 実験は、気球搭載の検出器で、今年南極上空で反粒子を探します。 GAPS 検出器を使用してより多くの反粒子 (特に、反重陽子または反ヘリウム) を見つけることができれば、AMS の結果はより説得力のあるものになるでしょう。

反星が原因であることが判明した場合、その発見には宇宙の進化を大幅に再考する必要があります。反物質で構成された反星やその他の仮想的な天体物理学的オブジェクトを、合理的な推測の周辺に追いやることはもはやできません。しかし、たとえそれらが存在したとしても、反星はおそらく現在形成されていないとSalatiは言います.なぜなら、彼らの推定される反水素の出生雲は、過去130億年ほどの間、消滅を回避する可能性が非常に高いからです.したがって、 可能性が高いと思われる反星は、初期宇宙の非常に古い残骸です。もしそうなら、1 つの深い謎が別の謎に置き換えられることになります:そのような古代の遺物は、正確にはどのようにして今日まで生き残ることができたのでしょうか?よくあることですが、新しい発見は答えよりもはるかに多くの疑問を引き起こします。


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