Temná hmota, veci, o ktorých sa predpokladá, že tvoria asi štvrtinu vesmíru, ale zdá sa, že vôbec nereagujú so svetlom, by podľa novej štúdie mohli mať malý elektrický náboj.
Doteraz temná hmota dala najavo svoju prítomnosť iba prostredníctvom gravitácie, ťahaním za hviezdy a galaxie. Ale teraz, astrofyzici Julian Muñoz a Abraham Loeb z Harvardskej univerzity naznačujú, že malý zlomok častíc temnej hmoty by mohol mať malý elektrický náboj - čo znamená, že temná hmota by mohla interagovať s normálnou hmotou prostredníctvom elektromagnetickej sily.
Ak je to pravda, táto myšlienka by predstavovala nielen veľký krok v porozumení temnej hmoty, ale tiež by vysvetlila nedávne tajomstvo, ktoré mätúce kozmológov.
Zvedavé chladenie
Vo februári astronómovia oznámili prvú detekciu nepolapiteľného signálu z plynného vodíka z kozmického úsvitu, čo je obdobie asi 180 miliónov rokov po Veľkom tresku, keď začali žiariť prvé hviezdy. V tomto okamihu bol plynný vodík plávajúci medzi hviezdami studený - chladnejší než kozmické mikrovlnné pozadie, zvyškové žiarenie z Veľkého tresku, ktorý sa kúpal vo vesmíre.
Pretože vodík je chladnejší ako tento dosvit, plyn absorbuje žiarenie - najmä žiarenie s vlnovou dĺžkou 21 centimetrov (8,3 palca). Meraním absorpcie žiarenia vodíkom môžu astronómovia lepšie porozumieť kozmickému úsvitu, relatívne neznámej ére kozmickej histórie. Použitím rádiovej antény v západnej Austrálii s názvom Experiment na detekciu globálnej epochy reionizačného podpisu (EDGES) bol tím astronómov schopný túto absorpciu zistiť prvýkrát.
„Je to samo o sebe úžasný vedecký objav,“ povedal Muñoz pre Live Science. Ale viac ako to dodal, astronómovia zistili, že vodík absorboval dvakrát toľko fotónov, ako sa očakávalo. Aby plyn absorboval toľko žiarenia, musel by byť ešte chladnejší, ako si vedci mysleli.
Muñoz a Loeb navrhli, že vinníkom chladného chladenia by mohla byť temná hmota. V novinách publikovaných 30. mája v časopise Nature zistili, že ak má menej ako 1 percento tmavej hmoty asi milióntinu elektrického náboja elektrónu, potom by táto nepolapiteľná hmota mohla odvádzať teplo z vodíka - podobné tomu, ako Kocky ľadu ochladzujú vašu limonádu. „Ľad, tu je temná hmota,“ povedal Muñoz.
Ich nápad nie je úplne nový. Pred desiatimi rokmi fyzici navrhli, aby častice temnej hmoty mohli mať elektrický náboj.
A nie je to jediné vysvetlenie tohto chladenia. V príspevku z 1. marca v časopise Nature Rennan Barkana, kozmológ z Tel Avivskej univerzity v Izraeli, navrhol, aby všeobecnejšia forma temnej hmoty, ktorá nemusí byť nevyhnutne obvinená, mohla ochladiť normálnu hmotu a vysvetliť údaje EDGES. ,
Obidva návrhy týkajúce sa temnej hmoty robia podobné predpovede, uviedla Barkana, ktorá sa do tejto štúdie nezapojila.
„Je to čas na opatrný optimizmus a otvorenú myseľ, pokiaľ ide o rádiové pozorovanie a interpretáciu,“ povedal Barkana pre Live Science.
Desiatky nápadov
Temná hmota je len jedným z desiatok nápadov navrhnutých na vysvetlenie anomálie. Napríklad namiesto ochladzovania plynu môže byť žiarenie pozadia horúce, ako sa očakávalo, pričom pri niektorých exotických procesoch sa produkuje viac žiarenia, ktoré sa ešte nezohľadnilo. Alebo sa môžu vyskytnúť chyby v analýze alebo meraní.
Pozorovanie EDGES je vskutku prvým svojho druhu, a hoci tím strávil dva roky kontrolou a dvojitou kontrolou analýzy, výskumníci budú potrebovať viac údajov na potvrdenie záhadných výsledkov.
„Ak je EDGES správny, nemyslím si, že existuje nejaké konvenčné vysvetlenie, ktoré je presvedčivé,“ povedal Steven Furlanetto, astrofyzik na kalifornskej univerzite v Los Angeles, ktorý sa štúdie nezúčastnil. „Naozaj musíte ísť do jedného z týchto neštandardných fyzikálnych scenárov, a v tom prípade si myslím, že je otvorený.“
Muñoz je však súčasťou vysvetlenia temnej hmoty. „Ak má EDGES pravdu, zdá sa byť veľmi ťažké, aby to nebolo výsledkom temnej hmoty,“ uviedol.
Niekoľko nástrojov z celého sveta sa už pripravuje na podrobnejšie pozorovanie. Na rozdiel od EDGES, niektoré experimenty, ako napríklad rádioteleskop v Južnej Afrike s názvom Hydrogen Epoch of Reionization Array, budú schopné zmerať, ako sa absorpcia mení po oblohe. Ak je malá časť temnej hmoty elektricky nabitá, ako hovoria Muñoz a Loeb, vytvorí v tejto variácii zreteľný obrazec - poskytne kľúčový test pre elektricky nabitú temnú hmotu.
