สสารมืดอาจประกอบด้วยโฟตอนมืดที่สว่างเป็นพิเศษซึ่งทำให้จักรวาลของเราร้อนขึ้น สำหรับสิ่งนี้
อะไรคือลักษณะเฉพาะของสมมติฐานใหม่?
ลักษณะเฉพาะของสมมติฐานใหม่ก็คือว่าเห็นด้วยอย่างยิ่งกับการสังเกตของ Cosmic Origin Spectrograph (COS) บนกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล เขาศึกษา "ใยแก้วแห่งจักรวาล" ซึ่งเป็นเส้นใยที่ซับซ้อนและกระจัดกระจายระหว่างกาแลคซีที่เติมเต็มจักรวาล
สเปกโตรกราฟเก็บข้อมูลอะไร
เส้นใยอวกาศจักรวาลร้อนกว่าที่คาดการณ์ไว้จากการจำลองทางอุทกพลศาสตร์ของ Standard Structure Formation Model ตามข้อมูลที่รวบรวมโดย COS
การฉายภาพสองมิติของเว็บจักรวาล ซึ่งได้จากการจำลองบนซูเปอร์คอมพิวเตอร์
เครดิต: Dr. Ewald Puchwein และการทำงานร่วมกันของ Sherwood-Relics
เนื่องจากโฟตอนที่มืดสามารถในทางทฤษฎีจะถูกแปลงเป็นโฟตอนความถี่ต่ำและโครงสร้างจักรวาลที่มีความร้อน พวกมันเสริมข้อมูลการทดลองใหม่ ๆ ผู้เขียนของการศึกษาอธิบาย ดำเนินการโดยเจ้าหน้าที่ของ SISSA ร่วมกับนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเทลอาวีฟ น็อตติงแฮม และนิวยอร์ก
โฟตอนที่มืดคืออะไร?
โฟตอนที่มืดเป็นสมมุติฐานใหม่อนุภาคมูลฐาน พวกเขาถือเป็นพาหะของปฏิสัมพันธ์พื้นฐานใหม่ ซึ่งเป็น "สื่อกลาง" ระหว่างสสารธรรมดาและสสารมืด ตามสมมติฐาน พวกมันมีปฏิสัมพันธ์อย่างแม่นยำด้วยอนุภาคเหล่านี้
ในทำนองเดียวกัน โฟตอนเป็นพาหะของแรงแม่เหล็กไฟฟ้า อย่างไรก็ตามโฟตอนที่มืดสามารถมีมวลได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง โฟตอนมืดที่เบามาก ซึ่งมีมวลน้อยกว่ามวลของอิเล็กตรอนเพียง 20 คำสั่ง เป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับบทบาทของสสารมืด
แนวคิดของศิลปินเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของโฟตอน เครดิต: Robert Couse-Baker
ใหม่ใด ๆพลังแห่งธรรมชาติที่เกิดขึ้นภายในกรอบของส่วนขยายทางทฤษฎีของ Standard Model และทำตัวเหมือนการโต้ตอบทางแม่เหล็กไฟฟ้า บ่อยครั้งในแบบจำลองดังกล่าวมีโฟตอนมืดที่ไม่เสถียรหรือไม่เป็นศูนย์ มันจะสลายตัวเป็นอนุภาคอื่นอย่างรวดเร็ว เช่น คู่อิเล็กตรอน-โพซิตรอน นอกจากนี้ โฟตอนที่มืดตามสมมติฐานยังสามารถโต้ตอบโดยตรงกับอนุภาคที่รู้จัก เช่น อิเล็กตรอนหรือมิวออน แต่ถ้าอนุภาคเหล่านี้มีประจุที่เกี่ยวข้องกับปฏิสัมพันธ์ใหม่ข้างต้น
โฟตอนมืดเกี่ยวข้องกับใยจักรวาลอย่างไร?
นอกจากนี้ยังคาดว่าโฟตอนที่มืดและธรรมดาจะผสมกันเหมือนนิวตริโนชนิดต่างๆ ซึ่งจะช่วยให้แปลงเป็นโฟตอนความถี่ต่ำได้ ในทางกลับกันพวกมันจะทำให้ใยจักรวาลร้อนขึ้น อย่างไรก็ตาม ไม่เหมือนกับกลไกการทำความร้อนอื่นๆ ที่อาศัยกระบวนการทางฟิสิกส์ดาราศาสตร์ เช่น การก่อตัวดาวฤกษ์และลมกาแล็กซี กระบวนการนี้มีการแพร่กระจายและมีประสิทธิภาพมากกว่าแม้ในพื้นที่ของอวกาศที่มีความหนาแน่นต่ำ
องค์ประกอบที่ขาดหายไป
โดยทั่วไปแล้ว นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ใช้เส้นด้ายคอสมิกเพื่อสำรวจคุณสมบัติขนาดเล็กของสสารมืด อย่างไรก็ตาม ในการศึกษาใหม่นี้ นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้ข้อมูลจากตัวกลางระหว่างกาแลคซีที่มีเรดชิฟต์ต่ำเป็นเครื่องวัดความร้อนเป็นครั้งแรก เป้าหมายคือเพื่อทดสอบว่ากระบวนการให้ความร้อนทั้งหมดที่นักดาราศาสตร์เคยสังเกตมาก่อนหน้านี้เพียงพอที่จะสร้างข้อมูลที่ได้รับที่ COS หรือไม่
หนึ่งในกระจุกกาแลคซีที่มีมวลมากที่สุดเท่าที่ทราบ RX J1347.5–1145 ซึ่งมีจุดศูนย์กลางปรากฏอยู่ใน "หลุม" ที่มืดในการสังเกตการณ์ของ ALMA ที่มา: ALMA, CC BY 4.0, ผ่าน Wikimedia Commons
ทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์กล่าวไว้ว่านาฬิกาที่ตั้งอยู่ใกล้กับวัตถุขนาดใหญ่ (เช่น โลก) จะทำงานช้ากว่านาฬิกาที่ตั้งอยู่ห่างออกไป เช่น ในอวกาศ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการเปลี่ยนแปลงแรงโน้มถ่วงสีแดง ซึ่งก่อนหน้านี้ได้รับการยืนยันจากนักวิจัยแล้ว
ในท้ายที่สุด พวกเขาพบว่าไม่เป็นเช่นนั้น มีองค์ประกอบบางอย่างที่ขาดหายไป ดังนั้น นักวิทยาศาสตร์จึงเสนอว่าสิ่งทั้งหมดอยู่ในโฟตอนที่มืด
ถัดไปคืออะไร
ในการศึกษาใหม่ นักฟิสิกส์ได้กำหนดมวลและการผสมของโฟตอนมืดกับโฟตอนของ Standard Model จำเป็นต้องขจัดความไม่สอดคล้องกันระหว่างการสังเกตและการจำลอง ในอนาคต การทดลองนี้จะนำไปสู่การศึกษาเชิงทฤษฎีและการสังเกตการณ์เพิ่มเติม เพื่อสำรวจความเป็นไปได้ที่โฟตอนมืดอาจประกอบเป็นสสารมืด
อ่านเพิ่มเติม:
นักวิทยาศาสตร์จากเขตเพอร์มาฟรอสต์: พวกเขาพัฒนาเสื้อผ้าอัจฉริยะและวัคซีนป้องกันมะเร็งได้อย่างไร
นักวิทยาศาสตร์ "โกง" เวลาและส่งโฟตอนไปยังอดีต: ความก้าวหน้าครั้งนี้จะเปลี่ยนฟิสิกส์ได้อย่างไร
10 ข้อเท็จจริงทางวิทยาศาสตร์ที่กลายเป็นของปลอม การ์ด