החומר האפל עשוי להיות מורכב מפוטונים כהים בהירים במיוחד שחיממו את היקום שלנו. לזה
מה הייחודיות של ההשערה החדשה?
הייחודיות של ההשערה החדשה היא שהיאמסכים לחלוטין עם תצפיות שנעשו על ידי ספקטרוגרף המקור הקוסמי (COS) על סיפון טלסקופ החלל האבל. הוא חוקר את "הרשת הקוסמית", הרשת המורכבת והדלילה של חוטים בין גלקסיות הממלאת את הקוסמוס.
אילו נתונים אסף הספקטרוגרף?
חוטים בין-גלקטיים קוסמיים חמים יותר ממה שחזו על ידי הדמיות הידרודינמיות של מודל היווצרות המבנה הסטנדרטי, על פי נתונים שנאספו על ידי COS.
הקרנה דו מימדית של הרשת הקוסמית, המתקבלת כתוצאה מסימולציה במחשב על.
קרדיט: ד"ר אוולד פושוויין ושיתוף הפעולה שרווד-שרידים
כי פוטונים כהים יכולים תיאורטיתלהיות מומרים לפוטונים בתדר נמוך ולחמם מבנים קוסמיים, הם משלימים מידע ניסיוני חדש, מסבירים מחברי המחקר. הוא נערך על ידי צוות SISSA בשיתוף חוקרים מאוניברסיטאות תל אביב, נוטינגהאם וניו יורק.
מהם פוטונים כהים?
פוטונים כהים הם היפותטיים חדשיםחלקיקים אלמנטריים. הם נחשבים לנשאים של אינטראקציה יסודית חדשה, "מתווך" בין חומר רגיל לאפל. על פי ההשערה, הם מקיימים אינטראקציה דווקא בזכות החלקיקים הללו.
באופן דומה, פוטונים הם נושאי הכוח עבוראלקטרומגנטיות. עם זאת, בניגוד אליהם, פוטונים כהים יכולים להיות בעלי מסה. בפרט, הפוטון הכהה הבהיר במיוחד - בעל מסה קטנה רק בעשרים סדרי גודל ממסה של אלקטרון - הוא מועמד טוב לתפקיד החומר האפל.
רעיון של אמן לגבי תנועת הפוטונים. קרדיט: רוברט קוז-בייקר
כל חדשכוח טבע המתעורר במסגרת הרחבה תיאורטית של המודל הסטנדרטי ומתנהג כמו אינטראקציה אלקטרומגנטית. לעתים קרובות במודלים כאלה יש פוטון כהה לא יציב או מסה לא אפס. הוא מתפרק במהירות לחלקיקים אחרים, כגון זוגות אלקטרונים-פוזיטרון. בנוסף, הפוטון הכהה, על פי ההשערה, מסוגל ליצור אינטראקציה ישירה עם חלקיקים ידועים, כמו אלקטרונים או מיואונים. אבל רק אם חלקיקים אלה נושאים מטען הקשור לאינטראקציה החדשה לעיל.
איך פוטונים כהים קשורים לרשת הקוסמית?
זה גם צפוי כי פוטונים כהים ורגיליםיתערבב כמו סוגים שונים של ניטרינו. זה יאפשר להמיר אותם לפוטונים בתדר נמוך. הם, בתורם, יחממו את הרשת הקוסמית. עם זאת, בניגוד למנגנוני חימום אחרים המבוססים על תהליכים אסטרופיזיקליים, כמו היווצרות כוכבים ורוחות גלקטיות, תהליך זה מפוזר ויעיל יותר גם באזורי חלל עם צפיפות נמוכה.
אלמנט חסר
בדרך כלל, אסטרופיזיקאים השתמשו בחוטים קוסמיים,לחקור את התכונות בקנה מידה קטן של החומר האפל. עם זאת, במחקר החדש, מדענים השתמשו בנתונים מהמדיום הבין-גלקטי בעל היסט לאדום כקלורימטר בפעם הראשונה. המטרה היא לבדוק האם כל תהליכי החימום שאסטרונומים צפו בעבר מספיקים כדי לשחזר את הנתונים שהתקבלו ב-COS.
אחד מצבירי הגלקסיות המאסיביים ביותר הידועים, RX J1347.5–1145, שמרכזו נראה כאן ב"חור" חשוך בתצפיות ALMA. מקור: ALMA, CC BY 4.0, דרך Wikimedia Commons
תורת היחסות של איינשטיין קובעת את זהשעון הממוקם קרוב יותר לגוף גדול (כגון כדור הארץ) יפעל לאט יותר משעון הממוקם רחוק יותר, כמו בחלל. תופעה זו, המכונה הסטה לאדום כבידה, אושרה בעבר על ידי חוקרים.
בסופו של דבר הם גילו שזה לא המצב: יש איזה אלמנט שחסר. לכן, מדענים הציעו שכל העניין נמצא בפוטונים כהים.
מה הלאה?
במחקר חדש, פיסיקאים קבעומסה וערבוב של פוטון כהה עם פוטון מהדגם הסטנדרטי. יש צורך לבטל חוסר עקביות בין תצפיות וסימולציות. בעתיד, ניסוי זה יוביל למחקרים תיאורטיים ותצפיתיים נוספים כדי לחקור את האפשרות שפוטון אפל עשוי להוות חומר אפל.
קרא עוד:
מדענים מאזור הפרמפרוסט: איך הם מפתחים בגדים חכמים וחיסון סרטן
מדענים "רימו" את הזמן ושלחו פוטון לעבר: איך פריצת הדרך הזו תשנה את הפיזיקה
10 עובדות מדעיות שהתבררו כזיופים. קלפים