สัญญาณของสสารมืดที่พบในก๊าซอวกาศ

นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ได้ศึกษาสเปกตรัมการปล่อยของควอซาร์ที่อยู่ห่างไกล

เมฆก๊าซตรงกับการคาดการณ์ของแบบจําลองที่อธิบายโฟตอนมืด

เมฆก๊าซหนาแน่นในจักรวาลดูดซับส่วนหนึ่งของแสงจากควาซาร์ที่อยู่ห่างไกล สร้างเส้นในสเปกตรัมการแผ่รังสี ในกรณีนี้ คลื่นที่มีความยาวระดับหนึ่งจะถูกดูดซับไว้ในเมฆเหล่านี้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของสสาร ด้วยการวิเคราะห์ความกว้างของเส้นเหล่านี้ นักวิจัยสามารถดึงข้อมูลเกี่ยวกับความหนาแน่น อุณหภูมิ และลักษณะอื่นๆ ของเมฆได้

แสงจากควาซาร์อันไกลโพ้นส่องผ่านบริเวณต่างๆก๊าซหนาแน่น (สีม่วง) ในสื่ออวกาศ ก๊าซจะดูดกลืนแสงในบางความถี่ ทำให้เกิด "ป่า" ของเส้นการดูดกลืนแสงในสเปกตรัมของควอซาร์ (สีเขียว) ภาพ: P. Gaikwad/Kavli Institute for Cosmology, Cambridge

ข้อมูลการดูดกลืนแสงของเส้นลายแมน-อัลฟาสำหรับไฮโดรเจนนั้นสอดคล้องกับการสร้างแบบจำลองตามแนวคิดดั้งเดิมเกี่ยวกับองค์ประกอบของก๊าซโมเลกุลในจักรวาล แต่มีข้อยกเว้น: สำหรับเมฆก๊าซที่ค่อนข้างใกล้ การสังเกตแสดงให้เห็นว่าเมฆที่มีการเปลี่ยนสีแดงต่ำเหล่านี้สร้างเส้นการดูดกลืนแสงที่กว้างกว่าที่คาดการณ์ไว้

การขยายตัวของเส้นดูดซับสัมพันธ์กับการให้ความร้อนเมฆ นักวิจัยเชื่อว่านี่เกิดจากการสัมผัสกับโฟตอนที่มืด เหล่านี้เป็นอนุภาคไร้มวลสมมุติซึ่งเทียบเท่ากับโฟตอนสำหรับสสารมืด 

โฟตอนที่มืดนี้สามารถเพิ่มพลังงานจำนวนเล็กน้อยให้กับระบบและทำให้ก๊าซร้อนขึ้น [ซึ่งทำให้] เส้นกว้างขึ้นเล็กน้อยและสอดคล้องกับข้อมูลมากขึ้น

Andrea Caputo นักวิจัยของ CERN และผู้ร่วมเขียนบทความ

ทฤษฎีโฟตอนมืดเสนอว่าอนุภาคสามารถเปลี่ยนเป็นโฟตอนปกติได้เองตามธรรมชาติ ความน่าจะเป็นของการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวมีน้อย แต่การเปลี่ยนแปลงสามารถเร่งความเร็วได้เมื่อโฟตอนที่มืดเข้าสู่ก๊าซไอออไนซ์ซึ่งเป็นไปตามเงื่อนไขการสั่นพ้อง

การจำลองของนักวิทยาศาสตร์ได้แสดงให้เห็นว่าโฟตอนที่มืดด้วยมวลที่น้อยมากประมาณ 10-14 eV/c 2 (น้อยกว่ามวลของอิเล็กตรอนประมาณ 10-19 เท่า) สามารถแปลงเป็นโฟตอนในเมฆ Lyman-alpha ได้อย่างก้องกังวานด้วยการเลื่อนสีแดงเล็กน้อย การแปลงนี้จะแนะนำพลังงาน 5 ถึง 7 eV ต่ออะตอมของไฮโดรเจนในก๊าซ นี้เพียงพอที่จะอธิบายข้อสังเกต

นักวิทยาศาสตร์กำลังดำเนินการทดลองเพิ่มเติมที่จะยืนยันสมมติฐานนี้และปฏิเสธคำอธิบายทางเลือกที่เป็นไปได้สำหรับการสังเกตความร้อนของก๊าซในเมฆโมเลกุล

อ่านเพิ่มเติม:

เครื่องรางโบราณเขียนประวัติศาสตร์ของภาษาที่ลึกลับที่สุดของยุโรป

วัวถูกป้อนป่านและตรวจสอบว่าเกิดอะไรขึ้นกับน้ำนมของพวกมัน

สร้างระบบนำทางที่แม่นยำกว่า GPS