Według ciemnych badań ciemna materia, która, jak się uważa, stanowi około jednej czwartej wszechświata, ale w ogóle nie wchodzi w interakcje ze światłem, może mieć niewielki ładunek elektryczny.
Jak dotąd ciemna materia ujawniła swoją obecność jedynie poprzez grawitację, szarpiąc gwiazdy i galaktyki. Ale teraz astrofizycy Julian Muñoz i Abraham Loeb z Uniwersytetu Harvarda sugerują, że niewielka część cząstek ciemnej materii może mieć niewielki ładunek elektryczny - co oznacza, że ciemna materia może oddziaływać z normalną materią poprzez siłę elektromagnetyczną.
Jeśli to prawda, pomysł ten stanowiłby nie tylko duży krok w zrozumieniu ciemnej materii, ale także wyjaśniałby ostatnią tajemnicę, która dezorientowała kosmologów.
Ciekawe chłodzenie
W lutym astronomowie ogłosili pierwsze wykrycie nieuchwytnego sygnału z wodoru z kosmicznego świtu, okres około 180 milionów lat po Wielkim Wybuchu, kiedy zaczęły świecić pierwsze gwiazdy. W tym czasie gazowy wodór unoszący się między gwiazdami był zimny - zimniejszy niż kosmiczne tło mikrofalowe, resztkowe promieniowanie z Wielkiego Wybuchu, które kąpie wszechświat.
Ponieważ wodór jest chłodniejszy niż ta poświata, gaz pochłania promieniowanie - w szczególności promieniowanie o długości fali 21 centymetrów (8,3 cala). Mierząc absorpcję promieniowania przez wodór, astronomowie mogą lepiej zrozumieć kosmiczny świt, względnie nieznaną erę kosmicznej historii. Korzystając z anteny radiowej w Australii Zachodniej zwanej Eksperymentem w celu wykrycia sygnatury globalnej epoki reionizacji (EDGES), zespół astronomów był w stanie wykryć tę absorpcję po raz pierwszy.
„To samo w sobie jest niesamowitym odkryciem naukowym”, powiedział Muñoz dla Live Science. Co więcej, dodał, astronomowie stwierdzili, że wodór pochłonął dwa razy więcej fotonów niż się spodziewano. Aby gaz pochłonął tak dużo promieniowania, musiałby być jeszcze chłodniejszy, niż sądzili naukowcy.
Muñoz i Loeb zaproponowali, że przyczyną dziwnego chłodzenia może być ciemna materia. W artykule opublikowanym 30 maja w czasopiśmie Nature odkryli, że jeśli mniej niż 1 procent ciemnej materii ma około jednej milionowej ładunku elektrycznego elektronu, wówczas ta nieuchwytna materia mogłaby pobierać ciepło z wodoru - podobnie jak kostki lodu chłodzą lemoniadę. „Lód tutaj jest ciemną materią” - powiedział Muñoz.
Ich pomysł nie jest zupełnie nowy. Dziesiątki lat temu fizycy sugerowali, że cząstki ciemnej materii mogą mieć ładunek elektryczny.
I to nie jedyne wytłumaczenie tego chłodzenia. W artykule z 1 marca w czasopiśmie Nature Rennan Barkana, kosmolog z Tel Aviv University w Izraelu, zaproponował, że bardziej ogólna forma ciemnej materii, która niekoniecznie ma ładunek, może schłodzić normalną materię i wyjaśnić dane EDGES .
Obie propozycje dotyczące ciemnej materii dają podobne prognozy, powiedział Barkana, który nie był zaangażowany w obecne badanie.
„To czas na ostrożny optymizm i zachowanie otwartości umysłu, zarówno w odniesieniu do obserwacji radiowych, jak i interpretacji” - powiedział Barkana Live Live.
Dziesiątki pomysłów
Ciemna materia to tylko jeden z kilkudziesięciu pomysłów zaproponowanych w celu wyjaśnienia tej anomalii. Na przykład, zamiast gazu, który jest chłodniejszy, promieniowanie tła może być gorętsze niż oczekiwano, a niektóre egzotyczne procesy wytwarzają więcej promieniowania, które nie zostało jeszcze uwzględnione. Lub po prostu mogą występować błędy w analizie lub pomiarze.
Rzeczywiście, obserwacja EDGES jest pierwszą tego rodzaju i chociaż zespół spędził dwa lata na sprawdzaniu i podwójnym sprawdzaniu analizy, badacze będą potrzebowali więcej danych, aby potwierdzić zagadkowe wyniki.
„Jeśli EDGES ma rację, nie sądzę, aby istniało jakieś konwencjonalne wyjaśnienie, które byłoby przekonujące” - powiedział Steven Furlanetto, astrofizyk z University of California w Los Angeles, który nie był zaangażowany w badanie. „Naprawdę musisz przejść do jednego z tych niestandardowych scenariuszy fizyki, a w takim razie myślę, że jest szeroko otwarty”.
Muñoz jest jednak częściowy wobec wyjaśnienia ciemnej materii. „Jeśli EDGES rzeczywiście ma rację, wydaje się bardzo trudne, aby nie wynikało to z ciemnej materii” - powiedział.
Kilka instrumentów na całym świecie przygotowuje się już do bardziej szczegółowych obserwacji. W przeciwieństwie do EDGES, niektóre eksperymenty, takie jak radioteleskop w Południowej Afryce zwany Wodą Epoki Reionizacji Array, będą w stanie zmierzyć, jak zmienia się absorpcja na niebie. Jeśli niewielka część ciemnej materii zostanie naładowana elektrycznie, jak twierdzą Muñoz i Loeb, stworzy wyraźny wzór w tej odmianie - zapewniając kluczowy test dla elektrycznie naładowanej ciemnej materii.
