Темна матерія може складатися із надлегких темних фотонів, які нагріли наш Всесвіт. До такого
У чому особливість нової гіпотези?
Особливість нової гіпотези у цьому, що воначудово узгоджується із спостереженнями, зробленими спектрографом космічного походження (COS) на борту космічного телескопа "Хаббл". Він вивчає «космічну павутину», складну та розріджену мережу ниток між галактиками, яка заповнює космос.
Які дані зібрав спектрограф?
Згідно з даними, зібраними COS, космічні міжгалактичні нитки гарячіші, ніж передбачало гідродинамічний моделювання стандартної моделі формування структури.
Двовимірна проекція космічного павутиння, отримана в результаті моделювання на суперкомп'ютері.
Надано: д-р Евальд Пухвейн та співробітництво Sherwood-Relics
Оскільки темні фотони можуть, теоретично,перетворюватися на фотони низької частоти та нагрівати космічні структури, вони доповнюють нову експериментальну інформацію, пояснюють автори дослідження. Його провели співробітники SISSA у співпраці з дослідниками з Тель-Авівського, Ноттінгемського та Нью-Йоркського університетів.
Що таке чорні фотони?
Темні фотони – це нові гіпотетичніелементарні частки. Їх вважають переносниками нової фундаментальної взаємодії, «посередником» між звичайною та темною матеріями. Згідно з гіпотезою, вони взаємодіють саме завдяки цим часткам.
Так само фотони є носіями сили дляелектромагнетизму. Однак, на відміну від них, темні фотони можуть мати багато. Зокрема, надлегкий темний фотон — із масою всього на двадцять порядків менше за масу електрона — є хорошим кандидатом на роль темної матерії.
Подання художника про рух фотонів. Надано: Robert Couse-Baker
Також до темного фотона зараховують будь-яку новусилу природи, що виникає в рамках теоретичного розширення Стандартної моделі та поводиться як електромагнітна взаємодія. Часто в таких моделях присутній нестабільний або темний фотон, що володіє ненульовою масою. Він швидко розпадається на інші частинки, наприклад, електрон-позитронні пари. Крім того, темний фотон, згідно з гіпотезою, станами безпосередньо взаємодіяти з відомими частинками, наприклад, електронами або мюонами. Але тільки в тому випадку, якщо ці частинки несуть заряд, пов'язаний із вищезазначеною новою взаємодією.
Як темні фотони пов'язані з космічним павутинням?
Очікується також, що темні та звичайні фотонибудуть змішуватися, подібно до різних типів нейтрино. Це дозволить їм перетворюватися на низькочастотні фотони. Вони, у свою чергу, нагріватимуть космічне павутиння. Однак, на відміну від інших механізмів нагріву, заснованих на астрофізичних процесах, таких як зіркоутворення та галактичні вітри, цей процес більш розсіяний та ефективний навіть у регіонах космосу з низькою щільністю.
Відсутній елемент
Зазвичай астрофізики використовували космічні нитки,щоб дослідити дрібномасштабні властивості темної матерії. Однак у новому дослідженні вчені вперше використовували дані міжгалактичного середовища з низьким червоним усуненням як калориметр. Мета - перевірити, чи всіх процесів нагріву, які астрономи спостерігали раніше, достатньо, щоб відтворити отримані на COS дані.
одне з найпотужніших відомих скупчень галактик, RX J1347.5–1145, центр якого видно тут у темній «дірці» у спостереженнях ALMA. Джерело: ALMA, CC BY 4.0, via Wikimedia Commons
Теорія відносності Ейнштейна стверджує, щогодинник, розташований ближче до великого тіла (наприклад, до Землі), йтиме повільніше, ніж годинник, що знаходиться подалі, - наприклад, у космосі. Це явище, відоме як гравітаційне червоне усунення, раніше вже було підтверджено дослідниками.
У результаті вони виявили, що це не так: є якийсь відсутній елемент. Тому вчені й припустили, що вся річ у темних фотонах.
Що далі?
У рамках нового дослідження фізики визначилимасу та змішування темного фотона з фотоном Стандартної моделі. Вона необхідна, щоб усунути невідповідності між спостереженнями та моделюванням. У майбутньому цей експеримент призведе до подальших теоретичних та спостережних досліджень, щоб вивчити можливість того, що темний фотон може становити темну матерію.
Читати далі:
Вчені із зони вічної мерзлоти: як вони розробляють розумний одяг та вакцину проти раку
Вчені «обдурили» час і відправили фотон у минуле: як цей прорив змінить фізику
10 наукових фактів, які виявились фейками. Картки