Fyzici sa už dlho snažia odhaliť temnú hmotu a získať skutočný pohľad na záhadnú látku, ktorá tvorí štvrtinu vesmíru. Jeden nápad, čo sa skrýva pod plášťom neviditeľnosti? Mnoho malých, fuzzy častíc, ktoré sa chovajú ako jedna obrovská častica.
Najnovší hon na takéto fuzzy ultralehké častice, zverejnený 28. februára v časopise Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, však prišiel s prázdnymi rukami.
Výsledky naznačujú, že ak je temná hmota skutočne vyrobená z týchto drobných častíc, je tak nepolapiteľná, ako naznačuje jej názov, a sotva interaguje s bežnou hmotou.
Srdce temnoty
Temná hmota je jedným z najlepšie strážených tajomstiev vesmíru. Veci nereagujú so svetlom, ale pôsobia gravitačne na iné veci. Hoci to predstavuje asi štvrtinu hmoty a energie vo vesmíre, vedci ju nedokážu nájsť, alebo dokonca prísť na to, z čoho je vyrobený.
Mnoho vedcov špekuluje, že temnú hmotu môžu tvoriť slabo interagujúce masívne častice, WIMP. Teórie WIMP sa však objavujú niekoľkými spôsobmi. Napríklad by tieto častice mali spôsobiť malé štruktúry v sieti galaxií, ktoré astronómovia nevideli. Namiesto toho niektorí vedci hľadajú temnú hmotu iným smerom - na ultralehké častice.
Aj keď existuje veľa myšlienok o tom, aká temná hmota by mohla byť, žiadna z nich nemá veľa podporných dôkazov, uviedol Sergej Troitsky, spoluautor článku a vedecký pracovník Ústavu pre jadrový výskum Ruskej akadémie vied. „Človek musí zvážiť, študovať a vylúčiť všetky možnosti jeden po druhom.“
Niektoré teórie ultrafialového žiarenia, známe tiež ako fuzzy, temná hmota, navrhujú časticu, ktorá je asi 10 až 28 krát ľahšia ako elektrón. Táto „fuzzy“ temná hmota je tak pomenovaná, pretože jej nízka hmotnosť znamená, že pôsobí skôr ako rozmazaná častica s rozmazanou hranice ako vlna. Nový výskum testoval spôsob, ako hľadať tieto typy častíc vo svetle z aktívnych galaxií.
Pretože temná hmota tvorí tak veľkú časť vesmíru, ak je vyrobená z ultraľahkých častíc, musí ich byť veľa. Toľko, v skutočnosti, že by existovali v jedinečnom stave, napríklad v poli alebo v Bose-Einsteinovom kondenzáte - stave, v ktorom sa častice, často pri veľmi nízkych teplotách, zhlukujú a pôsobia súdržne ako jedna. Zatiaľ čo jednotlivé častice temnej hmoty nereagujú so svetlom - to je dôvod, prečo sa vedci snažili ich nájsť - vo veľkých mierkach, pole by malo viditeľný vplyv na polarizáciu alebo orientáciu svetla, keď sa krčí priestorom. To by nastalo, keď hustota poľa pravidelne osciluje, čo v skutočnosti mení spôsob, ktorým svetlo prechádza oblasťou.
Teória navrhla, že tento efekt je možné vidieť v oblasti temnej hmoty s priemerom najmenej 325 svetelných rokov. Miera kmitania poľa závisí priamo od hmotnosti ultralehkých častíc temnej hmoty, takže videním tohto účinku vedci dúfali, že dokážu zmerať hmotnosť temnej hmoty.
Vedci sa pozreli na archívne údaje z poľa Very Long Baseline Array, rádiového ďalekohľadu zloženého z 10 (82 stôp) (25 metrov) ďalekohľadov prevádzkovaných od spoločnosti Socorro. Mexiko. Zamerali sa na svetlo zo sŕdc 30 galaxií, ktoré rozprestierali obrovské množstvo hmoty v tryskách, ktoré sa môžu rozprestierať stovky svetelných rokov. Svetlo z týchto galaxií je vysoko polarizované a bolo dobre študované, takže o nich sú už k dispozícii dlhodobé archívne údaje.
„Často používame astrofyzikálne údaje z publikovaných článkov alebo z verejne prístupných databáz na obmedzenie vlastností elementárnych častíc,“ povedal Troitsky pre Live Science. „Tentokrát sme sa však spojili s našimi rádiovými astronómami a vykopali sa do vlastných údajov a starostlivo vyberali pozorovacie série len pre našu úlohu.“
Pri analýze dvoch desaťročí údajov vedci našli veľa kmitov, ale nie typy, ktoré hľadali. Aktívne galaktické jadrá často pulzujú bez pravidelnej frekvencie. Ale oscilácie z ultraľahkej tmavej hmoty by sa všetky vyskytli s rovnakou dĺžkou času medzi osciláciami.
Vedci nakoniec nevideli známky ultralehkej tmavej hmoty, aspoň pri druhoch mas, ktoré by mohli vysvetliť nedostatok malých štruktúr nachádzajúcich sa v sieti galaxií. To však neznamená, že absolútne neexistujú.
„Neexistuje žiadna záruka, že častica tmavej hmoty má akýkoľvek interakcia s viditeľným svetom okrem gravitácie, "povedal Troitsky.„ Bolo by veľmi ťažké objaviť takúto časticu s nejakou hmotou a žiadnou inou interakciou, hoci to je skutočne jedna z najjednoduchších možností vysvetlenia temnej hmoty. "
Aj keď nový výskum môže spôsobiť, že konvenčná ultraľahká tmavá hmota nebude pravdepodobná, vedci nie sú pripravení ju vylúčiť.
„Jediná vec, ktorú vieme s istotou o temnej hmote je, že leží mimo známej časticovej fyziky,“ uviedla Rennan Barkana, astronóm na Tel Avivskej univerzite v Izraeli, ktorý sa štúdie nezúčastnil. „Kým nebudeme mať presvedčivé pozorovacie dôkazy o povahe temnej hmoty, mali by sme byť opatrní pri odhadoch a špekuláciách ... a mať otvorenú myseľ.“
