Темная материя может состоять из сверхлегких темных фотонов, которые нагрели нашу Вселенную. К такому
Jaka jest specyfika nowej hipotezy?
Osobliwością nowej hipotezy jest to, że takzgadza się doskonale z obserwacjami wykonanymi przez Cosmic Origin Spectrograph (COS) na pokładzie Kosmicznego Teleskopu Hubble'a. Bada „kosmiczną sieć”, złożoną i rzadką sieć włókien między galaktykami, która wypełnia kosmos.
Jakie dane zebrał spektrograf?
Kosmiczne włókna międzygalaktyczne są gorętsze niż przewidywały hydrodynamiczne symulacje Standardowego Modelu Formowania Struktury, zgodnie z danymi zebranymi przez COS.
Двухмерная проекция космической паутины, полученная в результате моделирования на суперкомпьютере.
Źródło: dr Ewald Puchwein i współpraca Sherwood-Relics
Ponieważ ciemne fotony teoretycznie mogązostać przekształcone w fotony o niskiej częstotliwości i ogrzewać kosmiczne struktury, uzupełniają nowe informacje eksperymentalne, wyjaśniają autorzy badania. Zostało ono przeprowadzone przez pracowników SISSA we współpracy z naukowcami z uniwersytetów w Tel Awiwie, Nottingham i Nowym Jorku.
Czym są ciemne fotony?
Ciemne fotony to nowe hipotetyczne zjawiskocząstki elementarne. Uważa się je za nośniki nowej fundamentalnej interakcji, za „pośrednika” między zwykłą a ciemną materią. Zgodnie z hipotezą oddziałują właśnie dzięki tym cząsteczkom.
Podobnie fotony są nośnikami siły dlaelektromagnetyzm. Jednak w przeciwieństwie do nich, ciemne fotony mogą mieć masę. W szczególności ultralekki ciemny foton – o masie zaledwie o dwadzieścia rzędów wielkości mniejszej od masy elektronu – jest dobrym kandydatem do roli ciemnej materii.
Pomysł artysty na ruch fotonów. Źródło: Robert Couse-Baker
Nic nowegosiła natury, która powstaje w ramach teoretycznego rozszerzenia Modelu Standardowego i zachowuje się jak oddziaływanie elektromagnetyczne. Często w takich modelach występuje ciemny foton niestabilny lub o masie niezerowej. Szybko rozpada się na inne cząstki, takie jak pary elektron-pozyton. Ponadto ciemny foton, zgodnie z hipotezą, jest w stanie bezpośrednio oddziaływać ze znanymi cząstkami, takimi jak elektrony czy miony. Ale tylko wtedy, gdy cząstki te przenoszą ładunek związany z powyższym nowym oddziaływaniem.
W jaki sposób ciemne fotony są powiązane z kosmiczną siecią?
Oczekuje się również, że fotony ciemne i zwykłebędą się mieszać jak różne rodzaje neutrin. Umożliwi to ich przekształcenie w fotony o niskiej częstotliwości. Oni z kolei podgrzeją kosmiczną sieć. Jednak w przeciwieństwie do innych mechanizmów ogrzewania opartych na procesach astrofizycznych, takich jak powstawanie gwiazd i wiatry galaktyczne, proces ten jest bardziej rozproszony i wydajny nawet w obszarach przestrzeni o niskiej gęstości.
brakujący element
Обычно астрофизики использовали космические нити, чтобы исследовать мелкомасштабные свойства темной материи. Однако в новом исследовании ученые впервые использовали данные межгалактической среды с низким красным смещением в качестве калориметра. Цель — проверить, всех ли процессов нагрева, которые астрономы наблюдали ранее, достаточно, чтобы воспроизвести полученные на COS данные.
jedna z najbardziej masywnych znanych gromad galaktyk, RX J1347.5–1145, której centrum jest tutaj widoczne w ciemnej „dziurze” w obserwacjach ALMA. Źródło: ALMA, CC BY 4.0, za pośrednictwem Wikimedia Commons
Теория относительности Эйнштейна утверждает, что часы, расположенные ближе к большому телу (например, к Земле), будут идти медленнее, чем часы, находящиеся подальше, — например, в космосе. Это явление, известное как гравитационное красное смещение, ранее уже было подтверждено исследователями.
W końcu odkryli, że tak nie jest: brakuje jakiegoś elementu. Dlatego naukowcy zasugerowali, że cała rzecz jest w ciemnych fotonach.
Co dalej?
W nowym badaniu fizycy ustalilimasa i mieszanie ciemnego fotonu z fotonem Modelu Standardowego. Konieczne jest wyeliminowanie niespójności między obserwacjami a symulacjami. W przyszłości ten eksperyment doprowadzi do dalszych badań teoretycznych i obserwacyjnych w celu zbadania możliwości, że ciemny foton może stanowić ciemną materię.
Czytaj więcej:
Naukowcy ze strefy wiecznej zmarzliny: jak opracowują inteligentne ubrania i szczepionkę na raka
Naukowcy „oszukali” czas i wysłali foton w przeszłość: jak ten przełom zmieni fizykę
10 faktów naukowych, które okazały się fałszerstwami. Karty