Pimeä aine voi koostua ultrakevyistä tummista fotoneista, jotka ovat lämmittäneet universumiamme. Tähän
Mikä on uuden hypoteesin erikoisuus?
Uuden hypoteesin erikoisuus on, että seon täysin samaa mieltä Hubble-avaruusteleskoopin Cosmic Origin Spectrographin (COS) havaintojen kanssa. Hän tutkii "kosmista verkkoa", monimutkaista ja harvaa galaksien välistä filamenttien verkkoa, joka täyttää kosmoksen.
Mitä tietoja spektrografi keräsi?
COS:n keräämien tietojen mukaan kosmiset intergalaktiset filamentit ovat kuumempia kuin Standard Structure Formation Model -mallin hydrodynaamiset simulaatiot ennustavat.
Kosmisen verkon kaksiulotteinen projektio, joka on saatu supertietokoneella suoritetun simulaation tuloksena.
Luotto: Dr. Ewald Puchwein ja Sherwood-Relics Collaboration
Koska tummat fotonit voivat teoriassamuunnetaan matalataajuisiksi fotoneiksi ja lämpökosmisiksi rakenteiksi, ne täydentävät uutta kokeellista tietoa, selvittävät tutkimuksen tekijät. Sen suoritti SISSA:n henkilökunta yhteistyössä Tel Avivin, Nottinghamin ja New Yorkin yliopistojen tutkijoiden kanssa.
Mitä ovat tummat fotonit?
Tummat fotonit ovat uusi hypoteettinenalkuainehiukkasia. Heitä pidetään uuden perustavanlaatuisen vuorovaikutuksen kantajina, "välittäjänä" tavallisen ja pimeän aineen välillä. Hypoteesin mukaan ne ovat vuorovaikutuksessa juuri näiden hiukkasten ansiosta.
Samoin fotonit ovat voiman kantajiasähkömagnetismi. Toisin kuin he, tummilla fotoneilla voi kuitenkin olla massaa. Erityisesti ultrakevyt tumma fotoni - jonka massa on vain kaksikymmentä suuruusluokkaa pienempi kuin elektronin massa - on hyvä ehdokas pimeän aineen rooliin.
Taiteilijan idea fotonien liikkeestä. Luotto: Robert Couse-Baker
Mitään uuttaluonnonvoima, joka syntyy standardimallin teoreettisen laajennuksen puitteissa ja käyttäytyy kuin sähkömagneettinen vuorovaikutus. Usein tällaisissa malleissa on epävakaa tai ei-nollamassainen tumma fotoni. Se hajoaa nopeasti muiksi hiukkasiksi, kuten elektroni-positronipareiksi. Lisäksi tumma fotoni pystyy hypoteesin mukaan olemaan suoraan vuorovaikutuksessa tunnettujen hiukkasten, kuten elektronien tai myonien, kanssa. Mutta vain, jos näillä hiukkasilla on yllä olevaan uuteen vuorovaikutukseen liittyvä varaus.
Miten tummat fotonit liittyvät kosmiseen verkkoon?
On myös odotettavissa, että tummat ja tavalliset fotonitsekoittuvat kuten erityyppiset neutriinot. Tämä mahdollistaa niiden muuntamisen matalataajuisiksi fotoneiksi. Ne puolestaan lämmittävät kosmista verkkoa. Toisin kuin muut astrofysikaalisiin prosesseihin perustuvat lämmitysmekanismit, kuten tähtien muodostuminen ja galaktiset tuulet, tämä prosessi on kuitenkin hajanaisempi ja tehokkaampi myös avaruuden alueilla, joilla on pieni tiheys.
puuttuva elementti
Tyypillisesti astrofyysikot käyttivät kosmisia lankoja,tutkia pimeän aineen pienimuotoisia ominaisuuksia. Uudessa tutkimuksessa tutkijat käyttivät kuitenkin kalorimetrinä ensimmäistä kertaa matalan punasiirtymän intergalaktisen väliaineen tietoja. Tavoitteena on testata, ovatko kaikki tähtitieteilijöiden aiemmin havaitsemat kuumennusprosessit riittävät toistamaan COS:ssä saadut tiedot.
yksi massiivisimmista tunnetuista galaksijoukkoista, RX J1347.5–1145, jonka keskus näkyy täällä pimeässä "reiässä" ALMA-havainnoista. Lähde: ALMA, CC BY 4.0, Wikimedia Commonsin kautta
Einsteinin suhteellisuusteoria väittää tämänLähempänä suurta kappaletta (kuten maapalloa) oleva kello käy hitaammin kuin kauempana, kuten avaruudessa, sijaitseva kello. Tämän gravitaatio-punasiirtymänä tunnetun ilmiön ovat aiemmin vahvistaneet tutkijat.
Lopulta he huomasivat, että näin ei ole: jokin osa puuttuu. Siksi tutkijat ovat ehdottaneet, että koko asia on tummissa fotoneissa.
Mitä seuraavaksi?
Uudessa tutkimuksessa fyysikot ovat päättäneetmassa ja tumman fotonin sekoittaminen vakiomallin fotonin kanssa. Havaintojen ja simulaatioiden väliset epäjohdonmukaisuudet on poistettava. Tulevaisuudessa tämä koe johtaa lisätutkimuksiin teoreettisiin ja havaintoihin, joissa tutkitaan mahdollisuutta, että tumma fotoni voi muodostaa pimeän aineen.
Lue lisää:
Tutkijat ikiroutavyöhykkeeltä: kuinka he kehittävät älykkäitä vaatteita ja syöpärokotteen
Tiedemiehet "pettivät" aikaa ja lähettivät fotonin menneisyyteen: kuinka tämä läpimurto muuttaa fysiikkaa
10 tieteellistä faktaa, jotka osoittautuivat väärennöksiksi. Kortit