La plupart de l'antimatière qui remplit l'espace de notre galaxie de la Voie lactée pourrait être les restes d'étoiles mortes, selon une nouvelle recherche. Selon les scientifiques, leurs travaux permettent de résoudre le mystère de l'astrophysique, qui existe depuis plus de 40 ans.
Chaque particule de matière ordinaire a un antipode - l'antimatière, qui a la même masse, mais en même temps a une charge opposée. Par exemple, l'antiparticule d'un électron chargé négativement sera un positron chargé positivement. Lorsque des particules et des antiparticules entrent en collision, cela entraîne leur destruction (annihilation) et une puissante libération d'énergie. Un seul gramme d'antimatière, entrant en collision avec un gramme de matière ordinaire, est capable de provoquer une explosion, dans laquelle le niveau de libération d'énergie sera deux fois plus élevé que dans l'explosion d'une bombe larguée sur Hiroshima.
Il y a plus de 40 ans, les scientifiques ont déterminé pour la première fois que les rayons gamma émis lors de l'annihilation des positons étaient libérés à ce moment-là dans toutes les directions de la galaxie. Sur la base de cette découverte, il a été suggéré que 10 ^ 43 positrons (1 suivi de 43 zéros) annihilent chaque seconde à l'intérieur de la Voie lactée. Dans la même étude, il a été indiqué que la présence de la plupart de ces positrons était déterminée dans le centre galactique (barre centrale), et non dans le disque galactique lui-même, malgré le fait que la barre elle-même contienne moins de la moitié de la masse totale de la Voie lactée.
On a émis l'hypothèse que la source d'émission de ces positrons est un matériau radioactif synthétisé par les étoiles. Cependant, au cours des décennies suivantes, les scientifiques n'ont jamais été en mesure de déterminer le type d'étoiles capables de générer une telle quantité d'antimatière. Plus tard, une autre hypothèse a été émise: l'éjection de positrons peut être créée par des sources rares, telles que des trous noirs supermassifs situés dans la plupart des centres galactiques, ainsi que des particules de matière noire s'annihilant les unes avec les autres.
«La source de ces positrons est un mystère avec plus de 40 ans d'histoire. Mais pour expliquer les positrons, vous n'avez besoin d'aucun élément exotique comme la matière noire », explique l'auteur principal de la nouvelle étude, l'astrophysicien de l'Université nationale australienne Roland Crocker.
À son avis, cette source peut être des supernovae - des explosions catastrophiques d'étoiles capables de générer un grand nombre de positrons. Ceci, selon le scientifique, est confirmé par le fait où ces positrons ont été le plus souvent trouvés.
Crocker s'est concentré sur des supernovae similaires à l'objet connu sous le nom de SN 1991bg. Il s'est avéré que ce type d'objet est plus courant dans d'autres galaxies, mais beaucoup moins souvent que les supernovae ordinaires. Contrairement à la plupart des supernovae ordinaires, qui peuvent éclipser pratiquement toutes les autres étoiles des galaxies, le type de supernova étudié ne produit pas une grande quantité de lumière visible et est considéré comme très rare. Et c'est pourquoi, selon le chercheur, il a été si rarement trouvé dans la Voie lactée.
Des études antérieures ont suggéré qu'un type similaire de supernova faible pourrait apparaître lorsque deux naines blanches fusionnent. Ces derniers ont une densité très élevée et représentent les noyaux d'étoiles mortes (de la taille de la Terre), laissés après que les étoiles ont complètement épuisé leur combustible thermonucléaire et perdu leurs couches externes. La plupart des étoiles, y compris notre Soleil, deviendront un jour des naines blanches.
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Pour en revenir aux supernovae de type SN 1991bg, il faut noter qu'elles apparaissent spécifiquement lorsque deux naines blanches de faible masse entrent en collision, l'une d'elles riche en réserves de carbone et d'oxygène et l'autre d'hélium. Bien qu'elle soit rare parmi les supernovae, cette espèce est capable de générer d'énormes volumes d'un isotope radioactif connu sous le nom de titane-44. Et c'est lui qui distingue ces positrons qui ont été découverts par les astronomes tout au long de la Voie lactée.
À une époque où la majorité des supernovae naissent d'étoiles jeunes et massives, des objets comme SN 1991bg se trouvent le plus souvent dans des régions où prédominent des étoiles âgées de 3 à 6 milliards d'années. Cette différence d'âge pourrait expliquer pourquoi les positrons précédemment découverts ont été observés principalement dans la barre centrale de la Voie lactée, qui contient un grand nombre de vieilles étoiles, que dans le disque galactique externe.
Crocker note également ici que d'autres sources peuvent être responsables de l'apparition d'une certaine quantité de positrons.
«Bien que ce ne soit pas nécessaire, étant donné que les objets de type SN1991bg sont capables d'expliquer indépendamment toute la phénoménologie des positrons. Des preuves récentes indiquent que la source de positrons est étroitement liée au centre de la galaxie. Dans notre modèle, cela s'explique par le fait que les étoiles anciennes sont pour la plupart dispersées dans un rayon de 200 parsecs (environ 650 années-lumière) autour du centre galactique sous la forme d'un trou noir supermassif. Néanmoins, il serait très intéressant de considérer le trou noir lui-même comme une source supplémentaire », conclut Crocker.
NIKOLAY KHIZHNYAK