Os astrofísicos estudaram os espectros de radiação de quasares distantes. Dados sobre a absorção de luz por moléculas
Nuvens densas de gás no universo absorvemparte da luz de quasares distantes, criando linhas nos espectros de emissão. Nesse caso, dependendo da composição da matéria, ondas com certo comprimento são absorvidas nessas nuvens. Ao analisar a largura dessas linhas, os pesquisadores podem extrair informações sobre densidade, temperatura e outras características das nuvens.
A luz de um quasar distante passa por regiõesgás denso (roxo) no meio intergaláctico. O gás absorve luz em certas frequências, resultando em uma "floresta" de linhas de absorção no espectro do quasar (verde). Imagem: P. Gaikwad/Kavli Institute for Cosmology, Cambridge
Dados de absorção de luz pela linha Lyman-alphapara o hidrogênio coincidem com a modelagem baseada em ideias clássicas sobre a composição do gás molecular no Universo. Mas há uma exceção: para nuvens de gás relativamente próximas. As observações mostram que essas nuvens de baixo desvio para o vermelho produzem linhas de absorção mais largas do que o previsto.
A expansão das linhas de absorção está associada ao aquecimentonuvens Os pesquisadores acreditam que isso se deve à exposição a fótons escuros. Estas são partículas hipotéticas sem massa que são equivalentes aos fótons da matéria escura.
Esse fóton escuro pode adicionar uma pequena quantidade de energia ao sistema e aquecer o gás, [o que torna] as linhas um pouco mais largas e mais consistentes com os dados.
Andrea Caputo, pesquisadora do CERN e coautora do artigo
A teoria do fóton escuro sugere que as partículaspodem se transformar espontaneamente em fótons normais. A probabilidade de tal transformação é pequena, mas as transformações podem ser aceleradas quando fótons escuros entram em um gás ionizado que satisfaz a condição de ressonância.
As simulações dos cientistas mostraram que os fótons escuroscom uma massa extremamente pequena de cerca de 10-14 eV/c 2 (aproximadamente 10 19 vezes menor que a massa de um elétron) pode ser ressonantemente convertido em fótons em nuvens Lyman-alpha com um pequeno desvio para o vermelho. Essa conversão introduzirá 5 a 7 eV de energia por átomo de hidrogênio no gás. Isso é suficiente para explicar as observações.
Os cientistas estão trabalhando em experimentos adicionais que confirmarão essa hipótese e rejeitarão possíveis explicações alternativas para o aquecimento observado do gás nas nuvens moleculares.
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