Наука

Ознаки темної матерії знайшли в міжгалактичному газі

Астрофізики вивчали спектри випромінювання від далеких квазарів. Дані про поглинання світла молекулярними газовими хмарами збігаються з прогнозами моделі, що описує темні фотони.

Щільні газові хмари у Всесвіті поглинають частину світло від далеких квазарів, створюючи лінії в спектрах випромінювання. При цьому в залежності від складу речовини в цих хмарах поглинаються хвилі з певною довжиною. Аналізуючи ширину цих ліній, дослідники можуть отримати інформацію про щільність, температуру та інші характеристики хмар.

Світло від далекого квазара проходить через області щільного газу (фіолетового кольору) в міжгалактичному середовищі. Газ поглинає світло на певних частотах, що призводить до «лісу» ліній поглинання в спектрах квазара (зелений). Зображення: P. Gaikwad/Kavli Institute for Cosmology, Cambridge

Дані про поглинання світла лінією Лаймана-альфа для водню збігаються з моделюванням на основі класичних уявлень про склад молекулярного газу у Всесвіті. Але є виняток: для відносно близьких газових хмар. Спостереження показують, що ці хмари з малим червоним зміщенням виробляють більш широкі лінії поглинання, ніж передбачалося.

Розширення ліній поглинань пов’язане з нагріванням хмар. Дослідники вважають, що це пов’язано з впливом темних фотонів. Це гіпотетичні безмасові частинки, які є аналогом фотонів для темної матерії.

Цей темний фотон може додавати в систему невелику кількість енергії та нагрівати газ, [що робить] лінії трохи ширшими та краще узгоджуються з даними. Андреа Капуто, дослідник із ЦЕРНу та співавтор роботи

Теорія темних фотонів припускає, що частинки можуть спонтанно перетворюватися на нормальні фотони. Ймовірність такого перетворення мала, але перетворення можуть бути прискорені при попаданні темних фотонів в іонізований газ, що задовольняє умові резонансу.

Моделювання вчених показало, що темні фотони з надзвичайно малою масою близько 10-14 еВ/ c 2 (приблизно в 10 19 разів менше маси електрона) могли б резонансно перетворюватися в фотони в хмарах Лайман-альфа з малим червоним зміщенням. Це перетворення введе в газ від 5 до 7 еВ енергії на атом водню. Цього достатньо, щоб пояснити спостереження.

Вчені працюють над додатковими експериментами, які дозволять підтвердити цю гіпотезу та відхилити можливі альтернативні пояснення спостережуваного нагрівання газу в молекулярних хмарах.


Підписуйтеся на нас в Гугл Новини, а також читайте в Телеграм і Фейсбук


comments powered by HyperComments
Back to top button
comments powered by HyperComments