Mörk materia kan bestå av ultraljusa mörka fotoner som har värmt upp vårt universum. Till detta
Vad är det speciella med den nya hypotesen?
Det speciella med den nya hypotesen är att denstämmer perfekt överens med observationer som gjorts av Cosmic Origin Spectrograph (COS) ombord på rymdteleskopet Hubble. Han studerar det "kosmiska nätet", det komplexa och glesa nätet av filament mellan galaxer som fyller kosmos.
Vilka data samlade spektrografen in?
Kosmiska intergalaktiska filament är varmare än vad som förutspåtts av hydrodynamiska simuleringar av Standard Structure Formation Model, enligt data som samlats in av COS.
En tvådimensionell projektion av den kosmiska webben, erhållen som ett resultat av simulering på en superdator.
Kredit: Dr. Ewald Puchwein and the Sherwood-Relics Collaboration
Eftersom mörka fotoner teoretiskt kanomvandlas till lågfrekventa fotoner och värmer kosmiska strukturer, de kompletterar ny experimentell information, förklarar författarna till studien. Den genomfördes av SISSA-personal i samarbete med forskare från Tel Aviv, Nottingham och New York University.
Vad är mörka fotoner?
Mörka fotoner är nya hypotetiskaelementarpartiklar. De anses vara bärare av en ny fundamental interaktion, en "förmedlare" mellan vanlig och mörk materia. Enligt hypotesen interagerar de just tack vare dessa partiklar.
På liknande sätt är fotoner kraftbärare förelektromagnetism. Men till skillnad från dem kan mörka fotoner ha massa. I synnerhet är den ultraljusa mörka fotonen - med en massa som bara är tjugo storleksordningar mindre än massan av en elektron - en bra kandidat för rollen som mörk materia.
En konstnärs idé om fotonernas rörelse. Kredit: Robert Couse-Baker
Någonting nytten naturkraft som uppstår inom ramen för en teoretisk förlängning av Standardmodellen och beter sig som en elektromagnetisk interaktion. Ofta i sådana modeller finns en instabil eller icke-noll massa mörk foton. Det sönderfaller snabbt till andra partiklar, såsom elektron-positronpar. Dessutom kan den mörka fotonen, enligt hypotesen, direkt interagera med kända partiklar, såsom elektroner eller myoner. Men bara om dessa partiklar bär en laddning som är associerad med ovanstående nya interaktion.
Hur är mörka fotoner relaterade till den kosmiska webben?
Det förväntas också att mörka och vanliga fotonerkommer att blandas som olika typer av neutrinos. Detta gör att de kan omvandlas till lågfrekventa fotoner. De kommer i sin tur att värma det kosmiska nätet. Men till skillnad från andra uppvärmningsmekanismer baserade på astrofysiska processer, såsom stjärnbildning och galaktiska vindar, är denna process mer diffus och effektiv även i områden i rymden med låg densitet.
saknade element
Vanligtvis använde astrofysiker kosmiska trådar,att utforska de småskaliga egenskaperna hos mörk materia. Men i den nya studien använde forskare data från det intergalaktiska mediet med låg rödförskjutning som en kalorimeter för första gången. Målet är att testa om alla uppvärmningsprocesser som astronomer tidigare observerat är tillräckliga för att återskapa data som erhållits vid COS.
en av de mest massiva galaxhoparna som är kända, RX J1347.5–1145, vars centrum är synligt här i ett mörkt "hål" i ALMA-observationer. Källa: ALMA, CC BY 4.0, via Wikimedia Commons
Einsteins relativitetsteori säger detEn klocka som ligger närmare en stor kropp (som jorden) kommer att gå långsammare än en klocka som ligger längre bort, till exempel i rymden. Detta fenomen, känt som gravitationsrödförskjutning, har tidigare bekräftats av forskare.
Till slut upptäckte de att så inte är fallet: det saknas något element. Därför har forskare föreslagit att det hela är i mörka fotoner.
Vad är nästa?
I en ny studie har fysiker bestämtmassa och blandning av en mörk foton med en foton av standardmodellen. Det är nödvändigt att eliminera inkonsekvenser mellan observationer och simuleringar. I framtiden kommer detta experiment att leda till ytterligare teoretiska och observationsstudier för att utforska möjligheten att en mörk foton kan utgöra mörk materia.
Läs mer:
Forskare från permafrostzonen: hur de utvecklar smarta kläder och ett cancervaccin
Forskare "lurade" tiden och skickade en foton in i det förflutna: hur detta genombrott kommer att förändra fysiken
10 vetenskapliga fakta som visade sig vara förfalskningar. Kort