Астрономи предложиха нов модел на невидимата материя, която съставлява по-голямата част от Вселената - някои частици от тъмната материя могат да имат малък електрически заряд.
Изследването се появи в броя на Nature на 31 май.
"Чували сте за електромобили и електронни книги, но сега говорим за електрическа тъмна материя" - разказва във phys.org Джулиън Муньос (Julian B. Muñoz), изследовател във Факултета по физика в Харвардския университет (САЩ), който е ръководител на новото изследване.
Джулиън Муньос и колегата му от Харвард-Смитсониън център по астрофизика Авраам (Ави) Льоб (Abraham Loeb) изследват възможността за взаимодействие между заредени частици тъмна материя с нормалното вещество чрез електромагнитни сили.
Тяхната работа е в съответствие с наскоро обявения резултат от експериментите EDGES. През февруари учените от този проект заявиха, че са открили радиосигнал и евентуално доказателство за взаимодействието между тъмната материя и нормалното вещество в първото поколение звезди. Макар някои астрономи да оспорват констатациите на EDGES, Муньос и Льоб вече разработиха теоретичната основа на феномена. Природата на тъмната материя е една от най-големите загадки в науката и тези учени решиха да използват всякакви нови данни, свързани с нея, за да я решат.
Първите звезди във Вселената според концепцията на художник. Credit: N.R.Fuller, National Science Foundation
Историята започва с първите звезди, излъчващи ултравиолетова светлина. Според общоприетия сценарий ултравиолетовите лъчи взаимодействат със студени водородни атоми в междузвездния газ и позволяват на атомите да абсорбират космическия микровълнов фон (cosmic microwave background - CMB), останал от Големия взрив.
Това абсорбиране би трябвало да доведе до намаляване на интензивността на CMB след по-малко от 200 милиона години след Големия взрив. Екипът на EDGES твърди, че е потвърдил това, въпреки че резултатите от него все още не са проверени от независими учени. Температурата на водородния газ в данните EDGES обаче е приблизително половината от очакваната стойност.
"EDGES откри по-студен водород, но как може да се обясни това? Една възможност е водородът да се е охладил от тъмната материя", заяви Джулиън Муньос.
Докато лъчението CMB се абсорбира, всички свободни електрони или протони на обикновената материя се движат в най-бавната си възможна скорост (а по-късно са загрети от рентгеновите лъчи на първите черни дупки). Разсейването на заредените частици е най-ефективно при ниски скорости, така че всякакви взаимодействия между нормалната и тъмната материя са били най-забележими, ако началната тъмна материя има заряд. Това взаимодействие би довело до охлаждане на газообразния водород, защото тъмната материя е била студена.
"Ние сведохме възможността частиците тъмна материя да носят малък електрически заряд до милионна част от електрона чрез измерими сигнали от зората на Вселената. Такива малки заряди не могат да бъдат наблюдавани дори с помощта на най-големите ускорители на частици", коментира Ави Льоб.
Снимка на Малкия магеланов облак с наложена (вдясно) моделирана тъмна материя. Credits: Dark matter, R. Caputo et al. 2016; background, Axel Mellinger, Central Michigan University
Само малко количество тъмна материя със слаб електрически заряд може да обясни данните на EDGES и да съответства на другите данни. Ако самата тъмна материя е заредена, нейните частици ще бъдат отблъснати от области като Млечния път и небиха могли да се върнат към тях.
Това противоречи на наблюденията, показващи голямо количество тъмна материя близо до диска на нашата галактика.
Учените знаят от наблюденията на CMB, че протоните и електроните, обединени в ранната Вселена, образуват неутрални атоми. Само малка част от тези заредени частици, около една хилядна, остават свободни. Муньос и Льоб смятат, че тъмната материя може да действа по подобен начин. Данните от EDGES и подобни експерименти са единственият начин да се открие малко количество от останалите заредени частици, тъй като по-голямата част от тъмната материя е станала неутрална.
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
15914
1
31.05 2018 в 16:46
Последни коментари