Pimeä aine, tavaroilla, joiden oletetaan muodostavan noin neljännes maailmankaikkeudesta, mutta jotka eivät näytä olevan vuorovaikutuksessa valon kanssa, voisi olla pieni tutkimus uuden tutkimuksen mukaan.
Toistaiseksi pimeä aine on ilmoittanut läsnäolostaan vain painovoiman kautta vetämällä tähtiä ja galakseja. Mutta nyt, astrofysiikit Julian Muñoz ja Abraham Loeb Harvardin yliopistosta ehdottavat, että pienellä murto-osalla pimeän aineen hiukkasista voisi olla pieni sähkövaraus - tarkoittaen, että pimeä aine voi olla vuorovaikutuksessa normaalin aineen kanssa sähkömagneettisen voiman kautta.
Jos totta, tämä ajatus ei vain edustaisi suurta askelta pimeän aineen ymmärtämisessä, vaan selittäisi myös viimeaikaisen mysteerin, joka on sekoittanut kosmologit.
Utelias jäähdytys
Tähtitieteilijät ilmoittivat helmikuussa ensimmäisestä kosmeettisesta kynnyksestä havaitsemattoman signaalin vetykaasusta, joka oli noin 180 miljoonaa vuotta Ison räjähdyksen jälkeen, jolloin ensimmäiset tähdet alkoivat paistaa. Tähtien välillä tähtien välillä kelluva vetykaasu oli kylmä - kylmempi kuin kosminen mikroaaltouuni-tausta, universumin uimisen jääneen säteilyn iso isku.
Koska vety on viileämpää kuin tämä jälkihehku, kaasu imee säteilyn - erityisesti säteilyn, jonka aallonpituus on 21 senttimetriä (8,3 tuumaa). Mittaamalla vedyn säteilyn imeytymistä, tähtitieteilijät ymmärtävät paremmin kosmisen koiton, kosmisen historian suhteellisen tuntemattoman aikakauden. Käyttämällä Länsi-Australiassa olevaa radioantennia, nimeltään Experiment to Detect the Global Eioch of Reionization Signature (EDGES), tähtitieteilijöiden ryhmä pystyi havaitsemaan tämän absorption ensimmäistä kertaa.
"Tämä on itsessään hämmästyttävä tieteellinen löytö", Muñoz kertoi Live Science: lle. Mutta enemmän kuin hän lisäsi, tähtitieteilijät havaitsivat, että vety absorboi kaksi kertaa enemmän fotoneja kuin odotettiin. Jotta kaasu absorboi niin paljon säteilyä, sen olisi oltava vielä viileämpää kuin tutkijat ajattelivat.
Muñoz ja Loeb ehdottivat, että tumma aine saattaa olla utelias jäähtymisen syyllinen. Nature-lehdessä 30. toukokuuta julkaistussa lehdessä he havaitsivat, että jos alle yhdellä prosentilla pimeästä aineesta oli noin miljoonaosa elektronin sähkövarauksesta, niin tämä vaikea aine voisi vetää lämpöä vedystä - samanlainen kuin miten jääkuutiot jäähdyttävät limonadi. "Tässä jää on pimeä aine", Muñoz sanoi.
Heidän ajatus ei ole täysin uusi. Vuosikymmeniä sitten fyysikot ehdottivat, että tumma-ainehiukkasilla voisi olla sähkövaraus.
Eikä se ole ainoa selitys tälle jäähdytykselle. Nature-lehden 1. maaliskuuta päivätyssä artikkelissa Israelin Tel Aviv -yliopiston kosmologi Rennan Barkana ehdotti, että tumman aineen yleisemmässä muodossa, jossa ei välttämättä ole varausta, voitaisiin jäähdyttää normaaliasemaa ja selittää EDGES-tiedot. .
Molemmat tumma-aineita koskevat ehdotukset tekevät samanlaisia ennusteita, sanoi Barkana, joka ei ollut mukana tässä tutkimuksessa.
"Tämä on aika varovaiselle optimismille ja avoimen mielen pitämiselle sekä radiohavainnoista että tulkinnoista", Barkana kertoi Live Science: lle.
Kymmeniä ideoita
Tumma aine on vain yksi kymmenistä ideoista, joita ehdotetaan poikkeaman selittämiseksi. Esimerkiksi sen sijaan, että kaasu olisi viileämpää, taustasäteily saattaa olla odotettua kuumempi, jolloin eksoottinen prosessi tuottaa enemmän säteilyä, joka on vielä otettava huomioon. Tai analyysissä tai mittauksissa voi yksinkertaisesti olla virheitä.
EDGES-havainto on todellakin ensimmäinen laatuaan, ja vaikka ryhmä käytti kaksi vuotta tarkistamalla ja kaksinkertaisesti tarkastamalla analyysit, tutkijat tarvitsevat enemmän tietoa hämmentävien tulosten vahvistamiseksi.
"Jos EDGES on oikein, en usko, että siellä olisi mitään tavanomaista selitystä, joka olisi pakottava", sanoi Los Angelesin Kalifornian yliopiston astrofysiikan tutkija Steven Furlanetto, joka ei ollut mukana tutkimuksessa. "Sinun on todellakin mentävä johonkin näistä epästandardeista fysiikan skenaarioista, ja siinä tapauksessa mielestäni se on auki."
Muñoz on kuitenkin osittain pimeän aineen selitys. "Jos EDGES on todellakin oikeassa, vaikuttaa vaikeaa, että tämä ei johdu pimeästä aineesta", hän sanoi.
Useat instrumentit ympäri maailmaa ovat jo valmistautumassa tekemään tarkempia havaintoja. Toisin kuin EDGES, jotkut kokeet, kuten Etelä-Afrikan radioteleskooppi, nimeltään Reionization Array -vetykauden vetykausi, pystyvät mittaamaan kuinka absorptio vaihtelee taivaalla. Jos pieni osa tummasta aineesta on sähköisesti varautunut, kuten Muñoz ja Loeb sanovat, se luo selkeän kuvion tässä variaatiossa - tarjoamalla avainkokeen sähköisesti varautuneelle tummalle aineelle.
