Вселенная немного горячее, чем должна быть. В этом могут быть виноваты «темные фотоны».

Наблюдения показывают, что межгалактический газ в нашей Вселенной немного горячее, чем должен быть. Недавно группа астрофизиков использовала сложное компьютерное моделирование, чтобы предложить радикальное решение: экзотическую форму темной материи, известную как «темная материя». фотоны«может нагревать место.

Эти странные частицы должны быть носителями новой, пятой силы природы, которой не подвержена нормальная материя, но иногда эти темные фотоны могут менять свою идентичность, становясь обычными фотонами, обеспечивая источник тепла.

Чувство нейтральности

Мы могли бы найти такие темные фотоны, наблюдая за межгалактическим газом, используя то, что известно как лес Лайман-альфа. Когда мы наблюдаем свет от отдаленного яркого объекта, такого как квазар (светящиеся объекты, питаемые черные дыры в центрах далеких галактик), есть ряд пробелов в гладком спектре света от этого далекого объекта.

И вот почему: этот свет должен пройти через миллиарды световых лет газа, чтобы добраться до нас. Иногда этот свет проходит через относительно плотный сгусток нейтрального водорода — типа водорода, состоящего из одного протона и одного нейтрона, который пронизывает газовые облака по всей Вселенной.

Большая часть этого света пройдет незатронутой, но очень специфическая длина волны света впитается. Эта длина волны соответствует разнице энергий, необходимой для перемещения электрона с его первого на второй энергетический уровень внутри атомов водорода.

Когда астрономы смотрят на свет, исходящий от этого объекта, в остальном он выглядит ничем не примечательным, за исключением разрыва на длине волны этого конкретного энергетического перехода, известного как линия Лаймана-альфа.

Свет от удаленного объекта будет проходить через многочисленные облака и сгустки нейтрального водорода. Расширение Вселенной приводит к красному смещению щелей в сторону разных длин волн, при этом новая щель появляется на другой длине волны в зависимости от расстояния до конкретных газовых облаков. Конечным результатом этого является «лес»: ряд линий и пробелы в спектре.

Здесь становится жарко

Эти промежутки Лайман-альфа также можно использовать для измерения температуры каждого газового облака. Если бы нейтральный водород был совершенно неподвижен, щель выглядела бы как невероятно тонкая линия. Но если движутся отдельные молекулы, то зазор будет увеличиваться из-за кинетической энергии этих молекул. Чем горячее газ, тем больше кинетическая энергия молекул и тем шире зазор.

В статье, появившейся в ноябре в журнале Письма о физическом обзоре, группа астрофизиков указала, что при использовании этого метода кажется, что облака газа, которые рассеиваются между галактиками, слишком горячие. Компьютерное моделирование эволюции этих газовых облаков предсказывает, что они будут немного холоднее, чем мы наблюдаем, и поэтому, возможно, что-то нагревает эти облака, что в настоящее время не учитывается в наших астрофизических моделях.

Авторы исследования утверждают, что одним из возможных объяснений этого несоответствия является присутствие «темных фотонов» в нашей Вселенной. Это очень гипотетическая форма темная материятаинственное невидимое вещество, на долю которого приходится примерно 80% всей массы Вселенной, но, похоже, оно не взаимодействует со светом.

Поскольку астрономы в настоящее время не понимают природу темной материи, поле широко открыто для того, что это может быть. В этой модели темная материя состоит не из невидимых частиц (таких, например, как фантомная версия электронов), а из носителя силы нового типа, то есть из типа частиц, которые опосредуют взаимодействия между другие частицы.

Теплая и пушистая тьма

Знакомый фотон является переносчиком силы электромагнетизма — именно он создает электричество, магнетизм и свет. Темные фотоны будут переносчиками новой силы природы, которая не действует в обычных масштабах в обычных сценариях (например, в наших лабораториях или внутри Солнечная системагде в противном случае мы бы уже это заметили).

По мнению авторов исследования, темные фотоны по-прежнему будут иметь небольшую массу, и, следовательно, они все еще могут составлять темную материю. Кроме того, поскольку они являются носителями силы, они также могут взаимодействовать между собой и с другими потенциальными частицами темной материи. В моделях, исследованных командой астрофизиков, темные фотоны способны еще на один трюк: они могут время от времени превращаться в обычный фотон.

С точки зрения физики, темные фотоны могут «смешиваться» с обычными фотонами, очень редко меняя их отождествления. Когда они это делают, вновь созданный фотон продолжает делать то, что всегда делают обычные фотоны: нагревает вещи. Исследователи выполнили первое в истории моделирование эволюции Вселенной, в том числе эффектов этих коварных темных фотонов, меняющих форму. Они обнаружили, что определенное сочетание массы темного фотона и вероятности превращения в обычный фотон может объяснить несоответствие нагрева.

Этот результат очень далек от беспроигрышного случая существования темных фотонов. Ряд возможностей также может объяснить результаты Лайман-альфа, такие как неточные наблюдения или плохое понимание (нормального) астрофизического нагрева между галактиками. Но это интригующая подсказка, и результаты можно использовать в качестве трамплина для дальнейшего изучения жизнеспособности этой экзотической идеи.

Source link

(Посещений всего:1 times, 1)

Вячеслав

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Next Post

Действительно ли слоны «никогда не забывают»?

Ср Дек 6 , 2023
Африканские слоны отлично запоминают факты, которые являются ключом к их выживанию. (Изображение предоставлено: Манодж Шах через Getty Images) Они говорят: «ан слон никогда не забывает». Но насколько правдиво это выражение? Насколько хороша память слона? Хотя утверждение, что слон никогда не забывает, не совсем точно, толстокожие эволюционировали, чтобы помнить детали, которые […]
African elephants excel at remembering facts that are key to their survival.

Вам может понравиться