Les astrophysiciens ont étudié les spectres de rayonnement de quasars lointains. Données sur l'absorption de la lumière par molécule
Les nuages de gaz denses dans l'univers absorbentpartie de la lumière des quasars distants, créant des raies dans le spectre d'émission. Dans ce cas, selon la composition de la matière, des ondes d'une certaine longueur sont absorbées dans ces nuages. En analysant la largeur de ces lignes, les chercheurs peuvent extraire des informations sur la densité, la température et d'autres caractéristiques des nuages.
La lumière d'un quasar distant traverse des régionsgaz dense (violet) dans le milieu intergalactique. Le gaz absorbe la lumière à certaines fréquences, ce qui donne une "forêt" de raies d'absorption dans le spectre du quasar (vert). Image : P. Gaikwad/Institut Kavli de cosmologie, Cambridge
Données d'absorption lumineuse par la raie Lyman-alphapour l'hydrogène coïncident avec une modélisation basée sur des idées classiques sur la composition du gaz moléculaire dans l'Univers. Mais il y a une exception : pour les nuages de gaz relativement proches. Les observations montrent que ces nuages à faible décalage vers le rouge produisent des raies d'absorption plus larges que prévu.
L'expansion des raies d'absorption est associée au chauffagenuages Les chercheurs pensent que cela est dû à l’exposition aux photons sombres. Ce sont des particules hypothétiques sans masse qui sont l’équivalent des photons de la matière noire.
Ce photon noir peut ajouter une petite quantité d'énergie au système et chauffer le gaz, [ce qui rend] les lignes un peu plus larges et plus cohérentes avec les données.
Andrea Caputo, chercheur au CERN et co-auteur de l'article
La théorie du photon noir suggère que les particulespeut se transformer spontanément en photons normaux. La probabilité d'une telle transformation est faible, mais les transformations peuvent être accélérées lorsque des photons noirs pénètrent dans un gaz ionisé qui satisfait à la condition de résonance.
Les simulations des scientifiques ont montré que les photons noirsavec une masse extrêmement petite d'environ 10-14 eV/c 2 (environ 10 19 fois moins que la masse d'un électron) pourraient être convertis par résonance en photons dans les nuages Lyman-alpha avec un petit décalage vers le rouge. Cette conversion introduira 5 à 7 eV d'énergie par atome d'hydrogène dans le gaz. Cela suffit à expliquer les observations.
Les scientifiques travaillent sur des expériences supplémentaires qui confirmeront cette hypothèse et rejetteront d'éventuelles explications alternatives pour le réchauffement observé du gaz dans les nuages moléculaires.
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