فرضیه‌ای جدید در مورد ماهیت ماده تاریک کشف شد

مطالعه جدید دانشمندان نشان می دهد که ماده تاریک ممکن است از فوتون های تاریک فوق سبک ساخته شده باشد و ممکن است در گرمایش جهان نقش داشته باشند.

به گزارش تکناک، این فرضیه با مشاهدات طیف‌نگار مبدأ کیهانی (COS) روی تلسکوپ فضایی هابل، که شبکه پیچیده و پراکنده رشته‌های معروف به تار کیهانی را بین کهکشان‌ها رصد می‌کند، مطابقت دارد.

داده های جمع آوری شده توسط COS نشان می دهد که رشته های بین کهکشانی کیهانی داغتر از پیش بینی های شبیه سازی هیدرودینامیکی مدل استاندارد تشکیل ساختار هستند.

دانشمندان توضیح می‌دهند: از آنجایی که فوتون‌های تاریک می‌توانند به فوتون‌های فرکانس پایین تبدیل شوند و ساختارهای کیهانی را گرم کنند، آنها می‌توانند اطلاعات تجربی را به خوبی توضیح دهند.

این مطالعه توسط محققان SISSA با همکاری محققان دانشگاه های ناتینگهام و نیویورک انجام شده است.

نویسندگان جیمز اس. بولتون آندریا کاپوتو هونگوان لیو و ماتئو ویل توضیح می دهند: فوتون‌های تاریک، ذرات فرضی جدیدی هستند که در بخش تاریک حامل نیرو هستند، دقیقاً مانند اینکه فوتون حامل نیروی الکترومغناطیس باشد. اما برخلاف فوتون، آنها می توانند جرم داشته باشند. به ویژه، فوتون تاریک فوق سبک، با جرمی به کوچکی یک بیستم جرم الکترون کاندیدای خوبی برای ماده تاریک است.

همچنین انتظار می‌رود فوتون‌های تاریک و فوتون‌های معمولی مانند انواع مختلف نوترینوها با هم ترکیب شوند و به فوتون فوق‌سبک تاریک ماده تاریک اجازه تبدیل به فوتون‌های فرکانس پایین را بدهند.

این فوتون‌ها شبکه کیهانی را گرم می‌کنند، اما بر خلاف سایر مکانیسم‌های گرمایش، بر اساس فرآیندهای اخترفیزیکی، مانند شکل‌گیری ستاره‌ها و بادهای کهکشانی، این فرآیند گرمایش در مناطقی که خیلی متراکم نیستند، پراکنده‌تر و کارآمدتر است.

عنصر گم شده

ماتئو ویل توضیح می‌دهد: معمولاً از رشته‌های کیهانی برای کاوش ویژگی‌های ماده تاریک در مقیاس کوچک استفاده می‌شود، در حالی که در این مورد ما برای اولین بار از داده‌های انتقال به سرخ پایین بین کهکشانی متوسطبه عنوان کالری‌سنج استفاده کرده‌ایم تا بررسی کنیم که آیا تمام فرآیندهای گرمایشی ما نسبت به آنها آگاه هستیم برای بازتولید داده ها کافی هستند یا خیر؟ ما متوجه شدیم که اینطور نیست: چیزی کم است، که ما آن را به عنوان سهم تولید شده توسط فوتون تاریک مدل می کنیم.

این کار جرم و اختلاط فوتون تاریک را با فوتون مدل استاندارد مورد نیاز برای تطبیق دادن اختلاف بین مشاهدات و شبیه‌سازی شناسایی کرد. این تلاش می‌تواند تحقیقات نظری و رصدی بیشتری را به منظور کشف این احتمال هیجان‌انگیز که فوتون تاریک می‌تواند ماده تاریک را تشکیل دهد، هدایت کند.