Astrophysiker haben die Emissionsspektren entfernter Quasare untersucht.
Dichte Gaswolken im Universum absorbierenTeil des Lichts entfernter Quasare, wodurch Linien in den Emissionsspektren entstehen. Dabei werden je nach Zusammensetzung der Materie Wellen mit einer bestimmten Länge in diesen Wolken absorbiert. Durch die Analyse der Breite dieser Linien können Forscher Informationen über die Dichte, Temperatur und andere Eigenschaften von Wolken gewinnen.
Licht von einem entfernten Quasar durchdringt RegionenDichtes Gas (lila) im intergalaktischen Medium. Das Gas absorbiert Licht bei bestimmten Frequenzen, was zu einem „Wald“ von Absorptionslinien in den Spektren des Quasars führt (grün). Bild: P. Gaikwad/Kavli Institute for Cosmology, Cambridge
Lichtabsorptionsdaten der Lyman-Alpha-Liniefür Wasserstoff fallen mit der Modellierung auf der Grundlage klassischer Vorstellungen über die Zusammensetzung von molekularem Gas im Universum zusammen. Aber es gibt eine Ausnahme: für relativ nahe Gaswolken. Beobachtungen zeigen, dass diese Wolken mit geringer Rotverschiebung breitere Absorptionslinien erzeugen als vorhergesagt.
Die Ausdehnung der Absorptionslinien ist mit einer Erwärmung verbundenWolken Forscher glauben, dass dies auf die Exposition gegenüber dunklen Photonen zurückzuführen ist. Dabei handelt es sich um hypothetische masselose Teilchen, die den Photonen der Dunklen Materie entsprechen.
Dieses dunkle Photon kann dem System eine kleine Energiemenge hinzufügen und das Gas aufheizen, [was] die Linien etwas breiter und konsistenter mit den Daten macht.
Andrea Caputo, CERN-Forscherin und Co-Autorin der Abhandlung
Die Dunkelphotonentheorie legt nahe, dass Teilchenkann sich spontan in normale Photonen umwandeln. Die Wahrscheinlichkeit einer solchen Transformation ist gering, aber die Transformationen können beschleunigt werden, wenn dunkle Photonen in ein ionisiertes Gas eintreten, das die Resonanzbedingung erfüllt.
Simulationen von Wissenschaftlern haben gezeigt, dass dunkle Photonenmit einer extrem kleinen Masse von etwa 10-14 eV/c 2 (etwa 10 19 mal weniger als die Masse eines Elektrons) konnten in Lyman-Alpha-Wolken mit geringer Rotverschiebung resonant in Photonen umgewandelt werden. Diese Umwandlung führt 5 bis 7 eV Energie pro Wasserstoffatom in das Gas ein. Dies reicht aus, um die Beobachtungen zu erklären.
Wissenschaftler arbeiten an weiteren Experimenten, die diese Hypothese bestätigen und mögliche alternative Erklärungen für die beobachtete Erwärmung von Gas in Molekülwolken verwerfen.
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