A fizikusok már régóta igyekeztek felszabadítani a sötét anyagot, és tényleges képet kapni a rejtélyes anyagról, amely az univerzum negyedét teszi ki. Egy ötlet arra, mi rejtőzik a láthatatlanság köpenye alatt? Sok apró, homályos részecske, amelyek úgy viselkednek, mint egy óriási részecske.
De az ilyen homályos, rendkívül könnyű részecskék legutóbbi vadászata, amelyet február 28-án jelentettek meg a Journal of Cosmology and Astroparticle Physics-ban, üres kézzel jött létre.
Az eredmények azt sugallják, hogy ha a sötét anyag valóban ezekből a apró részecskékből készül, akkor az olyan nehéz, mint a neve is sugallja, és alig lép kölcsönhatásba a rendes anyaggal.
A sötétség szíve
A sötét anyag az univerzum egyik legjobban őrzött titka. A dolgok nem lépnek kölcsönhatásba a fénnyel, de más anyagokra gravitációs vonzást gyakorolnak. Noha a tudósok az univerzum tömegének és energiájának körülbelül egynegyedét teszik ki, úgy tűnik, hogy a tudósok nem találják meg, sőt nem is tudják kitalálni, miből készül.
Sok tudós gondolkodik arról, hogy a sötét anyag gyengén kölcsönhatásba lépő hatalmas részecskékből, WIMP-kből állhat. A WIMP elméletek azonban sok szempontból rövidek. Például ezeknek a részecskéknek olyan kis struktúrákat kell okozniuk a galaxisok hálójában, amelyeket a csillagászok még nem láttak. Tehát ehelyett néhány tudós egy másik irányba keresi a sötét anyagot - az ultra könnyű részecskéket.
Noha sok ötlet létezik arról, hogy mi lehet a sötét anyag, egyikük sem alátámasztja a bizonyítékokat - mondta Szergej Troitsky, a cikk társszerzője és az Orosz Tudományos Akadémia Nukleáris Kutató Intézetének kutatója. "Tehát meg kell fontolni, tanulmányozni és ki kell zárni az összes lehetőséget egyenként."
Az ultra fény néhány elmélete, más néven fuzzy, sötét anyag, egy részecskét javasol, amely körülbelül 10 ^ 28-szer könnyebb, mint egy elektron. Ezt a "fuzzy" sötét anyagot azért nevezték el, mert kis tömege azt jelenti, hogy inkább elmosódott részecskének viselkedik Az új kutatás kipróbálta az ilyen típusú részecskék keresésének módját az aktív galaxisok fényében.
Mivel a sötét anyag alkotja az univerzum ilyen nagy részét, ha ultra könnyű részecskékből készül, akkor nagyon soknak kell lennie. Valójában annyira sok, hogy egyedülálló állapotban létezzenek, például egy mezőben vagy egy Bose-Einstein kondenzátumban - olyan állapotban, amikor a részecskék, gyakran nagyon hűvös hőmérsékleten, összepattannak és összetartó módon viselkednek. Míg az egyes sötét anyag részecskék nem lépnek kölcsönhatásba a fénygel - ezért a tudósok küzdöttek azok megtalálása érdekében - nagy léptékben, a mezőnek észrevehető hatása lenne a fény polarizációjára vagy tájolására, mivel az űrben ráncol. Ez akkor fordulhat elő, amikor a mező sűrűsége rendszeresen oszcillál, gyakorlatilag megváltoztatva a fény útját a régióban.
Az elmélet szerint ez a hatás legalább 325 fényév sötét anyag régiójában megfigyelhető. A mező oszcillációs sebessége közvetlenül függ az ultra könnyű sötét anyag részecskék tömegétől, így ennek a hatásnak a megismerésével a tudósok azt remélték, hogy meg tudják mérni a sötét anyag tömegét.
A fény polarizációjának az ultravilágos sötét anyag mezői miatt bekövetkező változásainak keresése érdekében a tudósok az Very Long Baseline Array archív adatait vizsgálták, egy rádióteleszkópból, amely 10 (82 láb) (25 méteres) távcsőből áll, a Socorro-tól, New Mexikó. 30 galaxis szívéből álltak a fényre, amelyek hatalmas mennyiségű anyagot bocsátottak ki a fúvókákban, amelyek fényévek százaira terjedhetnek át. Az ezekből a galaxisokból származó fény erősen polarizálódott és jól megvizsgálták, így régókról hosszú távú archív adatok álltak rendelkezésre.
"Gyakran használunk publikált dokumentumokból vagy nyilvánosan elérhető adatbázisokból származó asztrofizikai adatokat az elemi részecskék tulajdonságainak korlátozására" - mondta Troitsky a Live Science-nek. "De ezúttal kapcsolatba léptünk rádiócsillagokkal, és ők ástak be saját adataikba, gondosan kiválasztva a megfigyelési sorozatokat, csak a mi feladatunk számára."
Két évtizedes adatok elemzésével a tudósok nagyon sok rezgést találtak, de a keresett típusokat nem. Az aktív galaktikus magok gyakran szokásos frekvencia nélkül pulzálnak. De az ultra könnyű sötét anyagból származó oszcillációk ugyanolyan hosszú ideig zajlanak le az oszcillációk között.
Végül a tudósok nem láttak rendkívül könnyű sötét anyag jeleit, legalábbis a tömeg típusainál, amelyek magyarázhatnák a galaxisok hálójában található kis struktúrák hiányát. Ez azonban nem azt jelenti, hogy abszolút nem léteznek.
"Nincs garancia arra, hogy egy sötét anyag részecske rendelkezik Bármi "A nehézség mellett a látható világgal való interakció" - mondta Troitsky. - Nagyon nehéz lenne felfedezni egy ilyen részecskét, amelynek valamilyen tömege és nincs más interakciója, bár valójában ez az egyik legegyszerűbb módja a sötét anyag magyarázatának. "
Noha az új kutatás valószínűtlenné teheti a hagyományos ultravilágos sötét anyagot, a kutatók nem állnak készen arra, hogy ezt kizárják.
"Az egyetlen, amit a sötét anyaggal kapcsolatban biztosan tudunk, az az, hogy az ismert részecskefizikán kívül esik" - mondta Rennan Barkana, az izraeli Tel Avivi Egyetem csillagásza, aki nem vett részt a vizsgálatban. "Tehát addig, amíg meggyőző megfigyelő bizonyítékokkal nem rendelkezünk a sötét anyag természetéről, óvatosnak kell lennünk a találgatásokra és a spekulációkra ... és nyitottan kell tartanunk."
