Sötét anyag, azok a dolgok, amelyek feltételezése szerint a világegyetem körülbelül egynegyedét alkotják, de úgy tűnik, hogy egyáltalán nem lépnek kölcsönhatásba a fénnyel, apró elektromos töltéssel rendelkezhetnek egy új tanulmány szerint.
A sötét anyag eddig csak a gravitáció révén tette közzé jelenlétét, csillagokra és galaxisokra húzva. De most, Julian Muñoz és Abraham Loeb, a Harvard University egyetemes orvosai azt sugallják, hogy a sötét anyag részecskék egy kis részének lehet apró elektromos töltése - vagyis a sötét anyag az elektromágneses erő révén kölcsönhatásba léphet a normál anyaggal.
Ha igaz, ez az ötlet nem csak egy nagy lépést jelentene a sötét anyag megértésében, hanem megmagyarázná egy nemrégiben rejtett rejtélyt, amely zavarba hozta a kozmológusokat.
Kíváncsi hűtés
Februárban a csillagászok bejelentették, hogy a kozmikus hajnalból a hidrogéngáz érzékelhetetlen jele észlelhető, mintegy 180 millió évvel a Nagyrobbanás után, amikor az első csillagok ragyogni kezdtek. Ebben az időben a csillagok között lebegő hidrogéngáz hidegebb volt, mint a kozmikus mikrohullámú háttér, a Nagyrobbanásból származó maradék sugárzás, amely elmossa az univerzumot.
Mivel a hidrogén hűvösebb, mint ez az utánvilágítás, a gáz elnyeli a sugárzást - különösen a 21 centiméter (8,3 hüvelyk) hullámhosszú sugárzást. A sugárzás hidrogénelnyelésének mérésével az csillagászok jobban megértik a kozmikus hajnalt, a kozmikus történelem viszonylag ismeretlen korszakát. A Nyugat-Ausztráliában található rádióantennával, az úgynevezett kísérlettel, amellyel az újjáélesztési aláírás globális korszakát detektálták (EDGES), csillagászok egy csoportja fedezte fel először ezt az elnyelést.
"Ez önmagában csodálatos tudományos felfedezés" - mondta Muñoz a Live Sciencenek. Sőt, tette hozzá, hogy a csillagászok úgy találták, hogy kétszer annyi fotont abszorbeál a hidrogén, mint amire számítottak. Ahhoz, hogy a gáz olyan sok sugárzást képes elnyelni, még hidegebbnek kell lennie, mint a tudósok gondoltak.
Muñoz és Loeb azt javasolta, hogy a sötét anyag lehet a vágyakozó hűtés bűnösje. Egy, a Nature folyóiratban május 30-án közzétett cikkben úgy találták, hogy ha a sötét anyag kevesebb, mint egy százalékának körülbelül egy milliomodja lenne egy elektron elektromos töltésének, akkor ez a megfoghatatlan anyag képes hőt kelteni a hidrogénről - hasonlóan, mint hogy jégkockák hűtsük le a limonádét. "Itt a jég a sötét anyag" - mondta Muñoz.
Ötletük nem teljesen új. Évtizedekkel ezelőtt a fizikusok azt javasolták, hogy a sötét anyag részecskéi elektromos töltéssel rendelkezzenek.
És ez nem az egyetlen magyarázat erre a hűtésre. A Nature folyóiratban március 1-én írt cikkben Rennan Barkana, az izraeli Tel Avivi Egyetem kozmológusa azt javasolta, hogy a sötét anyag általánosabb formája, amely nem feltétlenül tartalmaz töltést, lehűtse a normál anyagot, és magyarázza az EDGES-adatokat. .
Mindkét sötét anyaggal kapcsolatos javaslat hasonló előrejelzéseket fogalmaz meg - mondta Barkana, aki nem vett részt a jelenlegi tanulmányban.
"Ez az óvatos optimizmus és a nyitott szemlélet ideje, mind a rádiómegfigyelés, mind az értelmezés szempontjából" - mondta Barkana a Live Science-nek.
Több tucat ötlet
A sötét anyag csak egy a tucatnyi ötlet közül, amelyek az anomáliát magyarázzák. Például ahelyett, hogy a gáz hidegebb lenne, a háttér-sugárzás a vártnál melegebb lehet, valamilyen egzotikus eljárás során további sugárzást eredményeznek, amelyet még figyelembe kell venni. Vagy egyszerűen hibák is lehetnek az elemzésben vagy a mérésben.
Az EDGES megfigyelés valóban az első a maga nemében, és bár a csoport két évet töltött az elemzés ellenőrzésével és kétszeres ellenőrzésével, a kutatóknak további adatokra lesz szükségük a rejtélyes eredmények megerősítéséhez.
"Ha az EDGES helyes, nem gondolom, hogy létezik olyan hagyományos magyarázat, amely kényszerítő" - mondta Steven Furlanetto, a Los Angeles-i Kaliforniai Egyetem asztrofizikusa, aki nem vett részt a vizsgálatban. "Tényleg el kell mennie ezen nem szabványos fizikai forgatókönyvek egyikére, és ebben az esetben azt hiszem, hogy nyitott."
Muñoz azonban részleges a sötét anyag magyarázatához. "Ha az EDGES-nek valóban igaza van, nagyon nehéznek tűnik, hogy ez ne a sötét anyag eredménye" - mondta.
A világszerte számos eszköz már készül, hogy részletesebb megfigyeléseket tegyen. Az EDGES-szel ellentétben néhány kísérlet, például egy dél-afrikai rádióteleszkóp, amelyet úgy hívnak, mint a Reionization Array hidrogén korszak, meg fogják mérni, hogy az abszorpció hogyan változik az égen. Ha a sötét anyag kis részét elektromosan töltik, amint azt Muñoz és Loeb mondják, akkor ez egy különálló mintát hoz létre ebben a variációban - kulcsfontosságú tesztet biztosít az elektromosan töltött sötét anyag számára.
