Donkere materie kan bestaan uit ultralichte donkere fotonen die ons heelal hebben verwarmd. Hiertoe
Wat is de eigenaardigheid van de nieuwe hypothese?
De eigenaardigheid van de nieuwe hypothese is dat hetkomt perfect overeen met waarnemingen van de Cosmic Origin Spectrograph (COS) aan boord van de Hubble-ruimtetelescoop. Hij bestudeert het 'kosmische web', het complexe en dunne web van filamenten tussen sterrenstelsels dat de kosmos vult.
Welke gegevens heeft de spectrograaf verzameld?
Kosmische intergalactische filamenten zijn heter dan voorspeld door hydrodynamische simulaties van het Standard Structure Formation Model, volgens gegevens verzameld door COS.
Een tweedimensionale projectie van het kosmische web, verkregen als resultaat van simulatie op een supercomputer.
Krediet: Dr. Ewald Puchwein en de Sherwood-Relics Collaboration
Omdat donkere fotonen theoretisch kunnenworden omgezet in laagfrequente fotonen en warmte kosmische structuren, vullen ze nieuwe experimentele informatie aan, leggen de auteurs van het onderzoek uit. Het werd uitgevoerd door SISSA-medewerkers in samenwerking met onderzoekers van de universiteiten van Tel Aviv, Nottingham en New York.
Wat zijn donkere fotonen?
Donkere fotonen zijn nieuw hypothetischelementaire deeltjes. Ze worden beschouwd als dragers van een nieuwe fundamentele interactie, een "bemiddelaar" tussen gewone en donkere materie. Volgens de hypothese werken ze precies samen dankzij deze deeltjes.
Evenzo zijn fotonen de dragers van kracht voorelektromagnetisme. In tegenstelling tot hen kunnen donkere fotonen echter massa hebben. Met name het ultralichte donkere foton - met een massa die slechts twintig ordes van grootte kleiner is dan de massa van een elektron - is een goede kandidaat voor de rol van donkere materie.
Een kunstenaarsidee van de beweging van fotonen. Credits: Robert Couse-Baker
Elke nieuweeen natuurkracht die ontstaat binnen het kader van een theoretische uitbreiding van het Standaardmodel en zich gedraagt als een elektromagnetische interactie. Vaak is er in dergelijke modellen een onstabiel of niet-nul massa donker foton. Het vervalt snel in andere deeltjes, zoals elektron-positronparen. Bovendien kan het donkere foton volgens de hypothese direct interageren met bekende deeltjes, zoals elektronen of muonen. Maar alleen als deze deeltjes een lading dragen die verband houdt met de bovenstaande nieuwe interactie.
Hoe zijn donkere fotonen gerelateerd aan het kosmische web?
Ook wordt verwacht dat donkere en gewone fotonenzal zich vermengen zoals verschillende soorten neutrino's. Hierdoor kunnen ze worden omgezet in laagfrequente fotonen. Zij zullen op hun beurt het kosmische web verwarmen. In tegenstelling tot andere verwarmingsmechanismen die gebaseerd zijn op astrofysische processen, zoals stervorming en galactische winden, is dit proces echter meer diffuus en efficiënter, zelfs in delen van de ruimte met een lage dichtheid.
ontbrekend element
Meestal gebruikten astrofysici kosmische draden,om de kleinschalige eigenschappen van donkere materie te onderzoeken. In de nieuwe studie gebruikten wetenschappers echter voor het eerst gegevens uit het intergalactische medium met lage roodverschuiving als calorimeter. Het doel is om te testen of alle verwarmingsprocessen die astronomen eerder hebben waargenomen voldoende zijn om de gegevens verkregen bij COS te reproduceren.
een van de meest massieve clusters van sterrenstelsels die we kennen, RX J1347.5–1145, waarvan het centrum hier zichtbaar is in een donker "gat" in ALMA-waarnemingen. Bron: ALMA, CC BY 4.0, via Wikimedia Commons
Einsteins relativiteitstheorie stelt datEen klok die zich dichter bij een groot lichaam (zoals de aarde) bevindt, zal langzamer lopen dan een klok die zich verder weg bevindt, zoals in de ruimte. Dit fenomeen, bekend als zwaartekrachtroodverschuiving, is eerder bevestigd door onderzoekers.
Uiteindelijk ontdekten ze dat dit niet het geval is: er ontbreekt een element. Daarom hebben wetenschappers gesuggereerd dat het geheel in donkere fotonen zit.
Wat is de volgende stap?
In een nieuwe studie hebben natuurkundigen bepaaldmassa en vermenging van een donker foton met een foton van het Standaardmodel. Het is noodzakelijk om inconsistenties tussen waarnemingen en simulaties te elimineren. In de toekomst zal dit experiment leiden tot verdere theoretische en observationele studies om de mogelijkheid te onderzoeken dat een donker foton donkere materie kan vormen.
Lees verder:
Wetenschappers uit de permafrostzone: hoe ze slimme kleding en een kankervaccin ontwikkelen
Wetenschappers 'bedrogen' de tijd en stuurden een foton het verleden in: hoe deze doorbraak de natuurkunde zal veranderen
10 wetenschappelijke feiten die nep bleken te zijn Kaarten