Нарешті полетів! Японський космічний рентгенівський телескоп X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission (XRISM) успішно стартував з космічного центру Танеґасіма на ракеті H-IIA. Старт переносили ще з 26 серпня, через погоду. Колеги із The Universe. Space. Tech. доволі детально розписали основні речі про цю місію, то ж мабуть повторятись змісту нема, додам лише цікаві нюанси.
Коротко нагадаю, що XRISM – це місія японського космічного агенства із знимкування та спектроскопії в рентгенівському діапазоні – так дослівно переводиться її назва. Вона є спадкоємицею проваленої аналогічної місії, ASTRO-H. Теж япоснький рентгенівський супутник, який полетів в 2016 році, але на 37 день після запуску просто розвалився на орбіті, – його стабілазаційні двигуни спрацювали неправильно і занадто розкрутили його. Але на ASTRO-H було багато надій. Ось кілька слів про них скажу (я ж обіцяв ДРАМУ), адже можливо їх вдасться реалізувати XRISMу.
Сага про стерильні нейтрино.
Ви всі точно знайомі з проблемою темної матерії – прозорого компоненту нашого Всесвіту, що гравітує як звичайна речовина але ніяк не проявляє себе через світло. Звісно, з такими властивостями її існування є лише гіпотетичним. І можливо дехто з вас знайомий з проблемою мас/осциляцій нейтрино – механізм отримання маси в цих елементарних частинок є несхожим на всіх інших (через взаємодію з полем Хіґґса), адже під час свого руху вони собі перетворюються з одного сорту в інший, та ще й кожен сорт є композицією кількох масових станів. Ну а далі фізики зробили як в тому тупому приколі I have an a pen. I have an apple… Тупо зліпили дві проблеми в одну – може вони кенсельнуться? (ми таке любимо робити постійно). Існує теорія nuMSM, що пояснює як влаштовані нейтрино і якось криво-косо підключає їх до основної теорії в світі елементарних частинок, Стандартної модеі (SM). Вона передбачає існування стерильних нейтрино – частинок-партнерів тих нейтрино які ми спостерігаємо. Вони повинні бути значно важчими, а взаємодіяти ще слабкіше, ніж це роблять і так найбільш проникні в світі частинки в світі – звичайні нейтрино. І ось вам гіпотеза: темна матерія і є цими стерильними нейтрино! І ця гіпотеза стала популярна. Вам про неї має бути цікаво дізнатись, адже серед її витоків були і українські/українського походження вчені.
Як перевірити чи дійсно так? Гіпотеза передбачала розпад таких частинок, зокрема, на фотон й звичайне нейтрино. Це мали б бути рентгенівські фотони, а темп реакції мав бути геть зовсім повільним, адже це стерильні нейтрино.
Де ж їх шукати? Там де темної матерії мало б бути найбільше – в центрах галактик та їх скупчень! Але ж там стільки всього: розжарений міжгалактичнтй газ, джети активних ядер галактик, фонове випромінення… і тим не менше, статистично значимий сигнал було знайдено вперше в 2014, в спостереженнях космічного рентгенівського телескопу XMM-Newton! Це зробили одразу 2 групи незалежно – і одна з них була напів-українська (друга – американська). Вони відкрили надлишок фотонів у рентгенівському спектрі із ядер галактик, в районі 3.5 кеВ (довжина хвилі синього світла приблизно в 10 000 разів більша) і такий “горбок” в спектрі ніяк природньо не пояснювався – хіба що як припустити розпад частинки. Ну а потім понеслося – вчені то “відкривали” то “закривали” цей тип темної матерії, і так скоро вже 10 років, а вся справа в тому, що потік, а точніше надлишок потоку із ядер галактик був надто слабкий і спектрально розмитий , що однозначно заявити що він походить саме від стерильних нейтрино. Ось, якщо коротко:
- В 2016 першовідкривачі признали що не бачать сигналу в скупченні нових спостереження XMM-Newton в стекованих 47 галактиках
- В 2018 – одна група побачила такі фотони в спостереженнях вже телескопу Chandra, але інша група в 2020 заявила що нічого такого там не було.
- В 2018 XMM-Newton порозглядав центр нашої галактики – і там сигнал знайшли.
- В 2020 розглянули вибірку з 117 ядрах галактик від того ж Ньютона – і сигналу не виявили.
- В 2020 ж не побачили цих фотонів в спостереження за гало Чумацього шляху. Тоді ж цю роботу рознесли за неакуратний аналіз даних, треба правильніше враховувати інструментальну похибку
- В 2016 вперше проаналізували дані телескопу NuSTAR, що має не-CCDшний принцип детектування променів, – сигналу не було
- Дані HaloSat проаналізували в 2021 – теж нічого. Обидва останні телескопи дивились на нашу Галактику.
Як розвивався весь цей цирк можна прочитати якраз в останній роботі із списку вище, ось вона. Зрештою, навіть з’явився мем про банановий центр нашої галактики, адже лінію, близьку до 3.5 кеВ має калій-40, якого багато, наприклад, в бананах. І, як вже можна здогадатись, саме Hitomi мав стати апаратом, що міг би остаточно перевірити цю гіпотезу. Але йому не пощастило… тим не менш! За свої короткі 37 днів на орбіті він зумів пофоткати скупчення Персея – і теж не побачити сигналу. А в цьому величезному скупченні галактик якраз початково, ще в 2014 і було відкрито сигнал.
Як бачите, зараз в цієї гіпотези статус зовсім хиткий. А свого часу я колись мріяв що це потягне на нобелівку з фізики за участі України, хехе, адже вони були співаторами десь третини робіт із списку вище))) То ж! XRISM поставить остаточну крапу в цій темі, адже його діапазон дозволить провірити цю лінію, і чутливість у нього висока. Хоча запускали його, звісно, зовсім не за цим. (далі буде)