Fizicienii au căutat mult timp să dezlege materia întunecată și să arunce o privire reală asupra substanței misterioase care formează un sfert din univers. O idee pentru ce se ascunde sub mantia invizibilității? Multe particule minuscule, confuze, care se comportă ca o particulă gigantică.
Însă cea mai recentă vânătoare pentru astfel de particule neplăcute, ultraluminate, publicată pe 28 februarie în Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, a venit cu mâna goală.
Rezultatele sugerează că, dacă materia întunecată este într-adevăr formată din aceste particule minuscule, este la fel de evazivă cum îi sugerează numele și abia interacționează cu materia obișnuită.
Inima de intuneric
Materia întunecată este unul dintre cele mai bine păstrate secrete ale universului. Lucrurile nu interacționează cu lumina, totuși exercită o atracție gravitațională asupra altei chestiuni. Deși constituie aproximativ un sfert din masa și energia din univers, oamenii de știință nu par să găsească, sau chiar să-și dea seama din ce este făcut.
Mulți oameni de știință speculează că materia întunecată ar putea fi constituită din particule masive care interacționează slab, WIMPs. Însă teoriile WIMP devin scurte în mai multe moduri. De exemplu, aceste particule ar trebui să provoace mici structuri în măturala galaxiilor pe care astronomii nu le-au văzut. Așadar, în schimb, unii oameni de știință caută într-o altă direcție spre materie întunecată - spre particule ultraluminare.
Deși există multe idei despre ceea ce ar putea fi materia întunecată, niciuna dintre ele nu are dovezi de susținere, a spus Sergey Troitsky, coautor al lucrării și cercetător la Institutul de Cercetări Nucleare din Academia Rusă de Științe. "Deci, trebuie să luăm în considerare, să studiem și să excludem toate posibilitățile una câte una."
Unele teorii ale ultraluminii, cunoscute și sub denumirea de materie întunecată, întunecată, propun o particulă care este în jur de 10 ^ 28 de ori mai ușoară decât un electron. Această materie întunecată „confuză” este numită astfel, deoarece masa sa mică înseamnă că acționează mai mult ca o particulă ruptă și încețoșată. granițe decât o undă. Noua cercetare a testat o modalitate de a căuta aceste tipuri de particule în lumină din galaxiile active.
Întrucât materia întunecată alcătuiește o porțiune atât de mare din univers, dacă este formată din particule ultraluminare, trebuie să existe multe. Atât de multe, de fapt, că ar exista într-o stare unică, cum ar fi un câmp sau un condensat Bose-Einstein - o stare în care particulele, adesea la temperaturi ultra-răcoroase, se aglomerează și acționează coeziv ca una. În timp ce particulele individuale de materie întunecată nu interacționează cu lumina - motiv pentru care oamenii de știință s-au străduit să le găsească - la scări mari, câmpul ar avea un efect vizibil asupra polarizării sau orientării luminii, în timp ce se rătăcește prin spațiu. Aceasta ar apărea pe măsură ce densitatea câmpului oscilează în mod regulat, efectiv schimbând modul în care lumina a călătorit prin regiune.
Teoria a sugerat că acest efect ar putea fi observat într-o regiune de materie întunecată de cel puțin 325 de ani-lumină. Viteza de oscilație a câmpului depinde direct de masa particulelor de materie întunecată ultra-ușoare, așa că, văzând acest efect, oamenii de știință au sperat că pot măsura masa materiei întunecate.
Pentru a căuta schimbări în polarizarea luminii datorate câmpurilor de materie întunecată ultralumină, oamenii de știință au analizat datele de arhivă de la Very Long Baseline Array, un telescop radio compus din 10 telescoape de 10 metri (25 de metri) operate de Socorro, New Mexic. S-au concentrat asupra luminii din inimile a 30 de galaxii, care aruncau cantități uriașe de materie în jeturi care pot întinde sute de ani-lumină. Lumina din aceste galaxii este puternic polarizată și a fost bine studiată, astfel încât datele de arhivare pe termen lung despre acestea erau deja disponibile.
„De multe ori folosim date astrofizice din lucrări publicate sau baze de date disponibile public pentru a constrânge proprietățile particulelor elementare”, a declarat Troitsky pentru Live Science. „Dar de această dată am contactat colegii noștri radio-astronomi și au săpat în propriile date, selectând cu atenție seriile observaționale doar pentru sarcina noastră.”
Analizând două decenii de date, oamenii de știință au descoperit o mulțime de oscilații, dar nu și tipurile pe care le căutau. Nucleii activi galactici pulsează adesea fără o frecvență regulată. Dar oscilațiile din materia întunecată ultraligă se vor produce cu aceeași lungime de timp între oscilații.
În cele din urmă, oamenii de știință nu au văzut niciun semn de materie întunecată ultraligă, cel puțin la tipurile de mase care ar putea explica lipsa unor structuri mici găsite pe pânza galaxiilor. Totuși, asta nu înseamnă că nu există absolut.
„Nu există nicio garanție că o particulă de materie întunecată are orice interacțiunea cu lumea vizibilă în afară de gravitate ", a spus Troitsky.„ Ar fi foarte greu să descoperi o astfel de particulă cu o anumită masă și nici o altă interacțiune, deși aceasta este într-adevăr una dintre cele mai simple opțiuni pentru a explica materia întunecată. "
În timp ce noua cercetare ar putea face probabil că obiectul convențional ultraluminiu este întunecat, cercetătorii nu sunt pregătiți să o excludă.
"Singurul lucru pe care îl știm sigur despre materia întunecată este că se află în afara fizicii de particule cunoscute", a spus Rennan Barkana, astronom la Universitatea Tel Aviv din Israel, care nu a fost implicat în studiu. "Deci, până nu avem dovezi observaționale convingătoare despre natura materiei întunecate, ar trebui să fim atenți la ghiciri și speculații ... și să păstrăm o minte deschisă."
