Gli astrofisici hanno studiato gli spettri della radiazione proveniente da quasar distanti. Dati sull'assorbimento della luce da parte molecolare
Le dense nubi di gas nell'universo assorbonoparte della luce proveniente da quasar distanti, creando linee negli spettri di emissione. In questo caso, a seconda della composizione della materia, in queste nuvole vengono assorbite onde di una certa lunghezza. Analizzando la larghezza di queste linee, i ricercatori possono estrarre informazioni sulla densità, la temperatura e altre caratteristiche delle nuvole.
La luce proveniente da un lontano quasar attraversa le regionigas denso (viola) nel mezzo intergalattico. Il gas assorbe la luce a determinate frequenze, risultando in una "foresta" di linee di assorbimento negli spettri del quasar (verde). Immagine: P. Gaikwad/Kavli Institute for Cosmology, Cambridge
Dati sull'assorbimento della luce dalla linea Lyman-alfaper l'idrogeno coincidono con modelli basati su idee classiche sulla composizione del gas molecolare nell'Universo. Ma c'è un'eccezione: per nubi di gas relativamente vicine. Le osservazioni mostrano che queste nubi a basso spostamento verso il rosso producono linee di assorbimento più ampie del previsto.
L'espansione delle linee di assorbimento è associata al riscaldamentonuvole I ricercatori ritengono che ciò sia dovuto all’esposizione ai fotoni oscuri. Si tratta di ipotetiche particelle prive di massa che sono l'equivalente dei fotoni per la materia oscura.
Questo fotone oscuro può aggiungere una piccola quantità di energia al sistema e riscaldare il gas, [il che rende] le linee un po' più larghe e più coerenti con i dati.
Andrea Caputo, ricercatore del CERN e coautore dell'articolo
La teoria del fotone oscuro suggerisce che le particellepossono trasformarsi spontaneamente in fotoni normali. La probabilità di una tale trasformazione è piccola, ma le trasformazioni possono essere accelerate quando i fotoni oscuri entrano in un gas ionizzato che soddisfa la condizione di risonanza.
Le simulazioni degli scienziati hanno dimostrato che i fotoni oscuricon una massa estremamente piccola di circa 10-14 eV/c 2 (circa 10 19 volte inferiore alla massa di un elettrone) potrebbe essere convertita in modo risonante in fotoni nelle nubi Lyman-alfa con un piccolo spostamento verso il rosso. Questa conversione introdurrà nel gas da 5 a 7 eV di energia per atomo di idrogeno. Questo è sufficiente per spiegare le osservazioni.
Gli scienziati stanno lavorando a ulteriori esperimenti che confermeranno questa ipotesi e rifiuteranno possibili spiegazioni alternative per il riscaldamento osservato del gas nelle nubi molecolari.
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