Всесвіт світитися більше, ніж слід було б, ймовірно від несподіваного джерела

Коли зонд "Нові горизонти" досяг зовнішньої темряви Сонячної системи, за Плутоном, його прилади зафіксували щось дивне.

Про це розповідає видання ScienceAlert, передають OstanniPodii.com.

Дуже, дуже тьмяно, простір між зорями світився оптичним світлом. Саме по собі це не було несподіванкою: це світло називається космічним оптичним фоном - слабким світінням усіх джерел світла у Всесвіті за межами нашої галактики.

Найдивнішим була кількість світла. Його було значно більше, ніж, на думку вчених, має бути - фактично вдвічі більше.

Тепер, у новій роботі, вчені пропонують можливе пояснення оптичного надлишку світла: побічний продукт невиявленої в інших випадках взаємодії темної матерії.

"Результати цієї роботи дають потенційне пояснення надлишку космічного оптичного фону, що припускається незалежними спостережними обмеженнями, та яке може дати відповідь на одне з найдавніше невідомого у космології - природу темної матерії", - пише група дослідників під керівництвом астрофізика Хосе Луїса Бернала з Університету Джонса Гопкінса.

У нас багато питань про Всесвіт, але темна матерія - одне з найскладніших. Так ми називаємо загадкову масу у Всесвіті, відповідальну за створення набагато більшої, ніж має бути, гравітації в концентрованих точках.

Наприклад галактики обертаються швидше, ніж повинні, під дією гравітації, створюваної масою видимої матерії.

Викривлення простору-часу навколо масивних об′єктів більше, ніж мало б бути, якби ми розраховували викривлення простору, ґрунтуючись тільки на кількості матерії, що світиться.

Але що б не створювало цей ефект, ми не можемо виявити його безпосередньо. Єдиний спосіб дізнатися, що він є, - це те, що ми просто не можемо врахувати цю додаткову гравітацію.

А її дуже багато. Приблизно 80 відсотків матерії у Всесвіті - це темна матерія.

Існує кілька гіпотез про те, що це може бути. Одним з кандидатів є аксіон, який належить до гіпотетичного класу частинок, уперше концептуалізованого у 1970-х роках для розв′язання питання про те, чому сильні атомні взаємодії слідують симетрії зарядової парності, хоча більшість моделей стверджує, що в цьому немає потреби.

Виявляється, аксіони в певному діапазоні мас мають поводитися точно так само, як ми очікуємо від темної матерії. І, можливо, існує спосіб їхнього виявлення - адже теоретично аксіони мають розпадатися на пари фотонів у присутності сильного магнітного поля.

Кілька експериментів займаються пошуком джерел цих фотонів, але вони також повинні поширюватися в просторі в надмірній кількості.

Складність полягає в тому, щоб відокремити їх від усіх інших джерел світла у Всесвіті, і саме тут виникає космічний оптичний фон.

Сам фон дуже важко виявити, оскільки він дуже слабкий. Прилад Long Range Reconnaissance Imager (LORRI) на борту New Horizons, можливо, є найкращим інструментом для цієї роботи. Він знаходиться далеко від Землі та Сонця, і LORRI набагато чутливіший, ніж прилади, встановлені на більш далеких зондах "Вояджер", запущених 40 років тому.

Вчені припускали, що надлишок, виявлений "Новими горизонтами", є продуктом зірок і галактик, які ми не можемо бачити. І цей варіант все ще залишається в силі. Робота Бернала та його команди полягала в оцінці того, чи може аксіоноподібна темна матерія бути відповідальною за додаткове світло.

Вони провели математичне моделювання і визначили, що аксіони з масою від 8 до 20 електронвольт за певних умов можуть створювати спостережуваний сигнал.

Це неймовірно мало для частинки, маса якої зазвичай вимірюється в мегаелектронвольтах. Але, з огляду на нещодавні оцінки, згідно з якими гіпотетична частинка матерії має масу в частки одного електронвольта, ці цифри вимагають, щоб аксіони були відносно потужними.

Неможливо сказати, яке пояснення є правильним, ґрунтуючись тільки на наявних даних. Однак, звузивши коло мас аксіонів, які можуть бути відповідальні за надлишок, дослідники заклали основу для майбутніх пошуків цих загадкових частинок.

"Якщо надлишок виникає внаслідок розпаду темної матерії на фотонні лінії, то в майбутніх вимірах інтенсивності ліній буде значний сигнал", - пишуть дослідники.

"Ба більше, ультрафіолетовий прилад на борту "Нових горизонтів" (який матиме кращу чутливість і зондуватиме інший діапазон спектра) та майбутні дослідження загасання гамма-квантів дуже високих енергій також перевірять цю гіпотезу й розширять пошук темної матерії на ширший діапазон частот".

Дослідження було опубліковано в журналі Physical Review Letters 29 листопада, стаття називається "Надлишок космічного оптичного фону, темна матерія й картування лінійної інтенсивності" (препринт).

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.