Kosmiczny detektyw w akcji: Radiogalaktyka NGC 1275 pod lupą astrofizyków
Współczesna fizyka wciąż nie potrafi wyjaśnić, czym jest 85% materii we Wszechświecie. Tę tajemniczą substancję nazywamy ciemną materią. Jedną z najbardziej obiecujących hipotez stanowią cząstki aksjonopodobne (ALPs – Axion-Like Particles), które mogłyby oddziaływać z fotonami w obecności silnych pól magnetycznych. Najnowsza analiza danych z obserwatorium promieniowania gamma VERITAS wykorzystała naturalne laboratorium w postaci Gromady w Perseuszu, aby narzucić najbardziej rygorystyczne ograniczenia na ich istnienie.
Dlaczego Gromada w Perseuszu jest idealnym poligonem badawczym?
Gromada Galaktyk w Perseuszu (Abell 426) jest jedną z najbliższych i najjaśniejszych gromad galaktyk. W jej centrum dominuje potężna radiogalaktyka NGC 1275. To, co czyni ją wyjątkową, to gigantyczne, rozległe pola magnetyczne otaczające gromadę, których siła sięga rzędu 10 mikrogausów (~10µG).
Te warunki są kluczowe dla poszukiwań ALPs. Zgodnie z teorią, fotony (promienie gamma) podróżujące z NGC 1275, przechodząc przez to silne pole magnetyczne, miałyby szansę konwertować w cząstki ALPs. Gdyby tak się stało, widmo promieniowania gamma docierającego do Ziemi uległoby zniekształceniu.
W 2017 roku obserwatorium VERITAS (Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System) zarejestrowało intensywny rozbłysk promieniowania gamma z NGC 1275. Naukowcy, kierowani przez C.B. Adamsa i zespół VERITAS Collaboration, postanowili wykorzystać to zdarzenie do poszukiwania śladów konwersji foton-cząstka aksjonopodobna.
Wyniki i przyszłość badań
Badacze przeanalizowali widmo rozbłysku z 2017 roku za pomocą zaawansowanych technik modelowania statystycznego. Ich celem było wykrycie jakichkolwiek zmarszczek w widmie, które mogłyby świadczyć o obecności ALPs.
Kluczowy wniosek: Pomimo szczegółowej analizy, zespół nie znalazł statystycznie istotnych dowodów na istnienie cząstek aksjonopodobnych.
Chociaż brak detekcji jest rozczarowujący dla zwolenników tego konkretnego modelu, pozwoliło to na nałożenie nowych, silniejszych ograniczeń na parametry charakteryzujące ALPs, takie jak ich masa i siła sprzężenia z fotonami. Wyniki te pomagają zawęzić obszar poszukiwań ciemnej materii w przyszłych eksperymentach.
Autorzy podkreślają, że ograniczenia te są zgodne z wcześniejszymi badaniami, a czułość obserwacji zostanie znacznie poprawiona przez instrumenty nowej generacji, takie jak powstające Obserwatorium Teleskopów Czerenkowa (CTAO).
Źródła informacji:
- C. B. Adams et al. (VERITAS Collaboration), Constraints on Axion-Like Particles from VERITAS Observations of a Flaring Radio Galaxy in the Perseus Cluster, accepted for publication in Physical Review D (arXiv:2510.19010).
- VERITAS Collaboration, Science Results.
- arXiv.org, High Energy Astrophysical Phenomena (astro-ph.HE).
Opracowanie: Agnieszka Nowak
