Temná hmota se může skládat z ultralehkých tmavých fotonů, které zahřívaly náš vesmír. K tomuto
Jaká je zvláštnost nové hypotézy?
Zvláštností nové hypotézy je, že todokonale souhlasí s pozorováními, která provedl Cosmic Origin Spectrograph (COS) na palubě Hubbleova vesmírného dalekohledu. Studuje „kosmickou síť“, složitou a řídkou síť vláken mezi galaxiemi, která vyplňuje vesmír.
Jaká data sbíral spektrograf?
Kosmická mezigalaktická vlákna jsou podle údajů shromážděných COS žhavější, než předpovídaly hydrodynamické simulace standardního modelu formování struktury.
Dvourozměrná projekce kosmické sítě získaná jako výsledek simulace na superpočítači.
Kredit: Dr. Ewald Puchwein a Sherwood-Relics Collaboration
Protože temné fotony teoreticky mohoubýt přeměněny na nízkofrekvenční fotony a tepelné kosmické struktury, doplňují nové experimentální informace, vysvětlují autoři studie. Provedli ji pracovníci SISSA ve spolupráci s výzkumníky z univerzit v Tel Avivu, Nottinghamu a New Yorku.
Co jsou temné fotony?
Tmavé fotony jsou nové hypotetickéelementární částice. Jsou považováni za nositele nové fundamentální interakce, za „prostředníka“ mezi běžnou a temnou hmotou. Podle hypotézy interagují právě díky těmto částicím.
Podobně jsou fotony nositeli síly proelektromagnetismus. Na rozdíl od nich však mohou mít tmavé fotony hmotnost. Zejména ultralehký tmavý foton - s hmotností jen o dvacet řádů menší než hmotnost elektronu - je dobrým kandidátem na roli temné hmoty.
Umělcova představa o pohybu fotonů. Kredit: Robert Couse-Baker
Jakékoliv novépřírodní síla, která vzniká v rámci teoretického rozšíření Standardního modelu a chová se jako elektromagnetická interakce. V takových modelech je často nestabilní nebo nenulový tmavý foton. Rychle se rozpadá na jiné částice, jako jsou páry elektron-pozitron. Kromě toho je tmavý foton podle hypotézy schopen přímo interagovat se známými částicemi, jako jsou elektrony nebo miony. Ale pouze pokud tyto částice nesou náboj spojený s výše uvedenou novou interakcí.
Jak souvisí temné fotony s kosmickou sítí?
Také se očekává, že tmavé a obyčejné fotonyse budou míchat jako různé typy neutrin. To umožní jejich přeměnu na nízkofrekvenční fotony. Ty zase budou zahřívat vesmírnou síť. Na rozdíl od jiných zahřívacích mechanismů založených na astrofyzikálních procesech, jako je tvorba hvězd a galaktické větry, je však tento proces difúznější a efektivnější i v oblastech vesmíru s nízkou hustotou.
chybějící prvek
Astrofyzici typicky používali kosmická vlákna,prozkoumat vlastnosti temné hmoty v malém měřítku. V nové studii však vědci poprvé použili data z mezigalaktického média s nízkým rudým posuvem jako kalorimetr. Cílem je otestovat, zda všechny procesy zahřívání, které astronomové dříve pozorovali, jsou dostatečné k reprodukci dat získaných na COS.
jedna z nejhmotnějších známých kup galaxií, RX J1347.5–1145, jejíž střed je zde viditelný v temné „díře“ při pozorováních ALMA. Zdroj: ALMA, CC BY 4.0, prostřednictvím Wikimedia Commons
Tvrdí to Einsteinova teorie relativityHodiny umístěné blíže k velkému tělesu (jako je Země) poběží pomaleji než hodiny umístěné dále, například ve vesmíru. Tento jev, známý jako gravitační rudý posuv, již dříve výzkumníci potvrdili.
Nakonec zjistili, že tomu tak není: chybí nějaký prvek. Vědci proto navrhli, že celá věc je v tmavých fotonech.
Co bude dál?
V nové studii fyzici určilihmoty a smíchání tmavého fotonu s fotonem Standardního modelu. Je nutné odstranit nesrovnalosti mezi pozorováními a simulacemi. V budoucnu tento experiment povede k dalším teoretickým a pozorovacím studiím, které prozkoumají možnost, že temný foton může představovat temnou hmotu.
Přečtěte si více:
Vědci ze zóny permafrostu: jak vyvíjejí chytré oblečení a vakcínu proti rakovině
Vědci „ošizeli“ čas a poslali foton do minulosti: jak tento průlom změní fyziku
10 vědeckých faktů, které se ukázaly jako falešné. Karty