O sursă neașteptată ajută Universul să strălucească mai puternic decât ar trebui

Atunci când sonda New Horizons a ajuns în întunericul exterior al Sistemului Solar, dincolo de Pluto, instrumentele sale au detectat ceva ciudat.

Foarte slab, spațiul dintre stele strălucea cu lumină optică. Acest lucru în sine nu era neașteptat. Această lumină se numește „cosmic optical background”, o luminescență slabă de la toate sursele de lumină din Univers din afara galaxiei noastre.

• Cum previne fluorul cariile și de ce este important pentru sănătatea dinților?
• Aproape toate limbile au acest lucru în comun și nimeni nu știe de ce

Partea ciudată a fost cantitatea de lumină. Era semnificativ mai multă decât credeau oamenii de știință că ar trebui să fie – de fapt, de două ori mai multă.

Acum, într-o nouă lucrare, oamenii de știință prezintă o posibilă explicație pentru excesul de lumină optică: un produs secundar al unei interacțiuni, altfel nedetectabile, a materiei întunecate.

„Rezultatele acestei lucrări oferă o explicație potențială pentru excesul de fond optic cosmic, permis de constrângeri observaționale independente și care poate răspunde la una dintre cele mai vechi necunoscute din cosmologie: natura materiei întunecate”, scriu cercetătorii conduși de astrofizicianul José Luis Bernal de la Universitatea Johns Hopkin

Aproximativ 80% din materia din Univers este materie întunecată

Avem multe întrebări despre Univers, dar materia întunecată se numără printre cele mai supărătoare. Este numele pe care îl dăm unei mase misterioase din Univers, responsabilă pentru furnizarea unei gravitații mult mai mari în locuri concentrate decât ar trebui să existe.

Galaxiile, de exemplu, se rotesc mai repede decât ar trebui sub gravitația generată de masa de materie vizibilă.

Curbura spațiu-timpului în jurul obiectelor masive este mai mare decât ar trebui să fie dacă am calcula deformarea spațiului bazându-ne doar pe cantitatea de materie strălucitoare. Dar, indiferent ce anume creează acest efect, nu îl putem detecta direct. Singurul mod în care știm că există este datorat faptului că nu putem explica această gravitație suplimentară.

Există câteva ipoteze cu privire la ceea ce ar putea fi. Unul dintre candidați este axionul, care aparține unei clase ipotetice de particule conceptualizate pentru prima dată în anii 1970 pentru a rezolva întrebarea de ce forțele atomice puternice respectă o simetrie, numită simetrie de paritate a sarcinilor, în timp ce majoritatea modelelor spun că nu este necesar.

Spațiul dintre stele strălucea cu lumină optică

După cum se pare, axionii într-un anumit interval de masă ar trebui, de asemenea, să se comporte exact așa cum ne așteptăm să se comporte materia întunecată. Și ar putea exista o modalitate de a-i detecta – deoarece, teoretic, se așteaptă ca axionii să se dezintegreze în perechi de fotoni în prezența unui câmp magnetic puternic.

Mai multe experimente caută sursele acestor fotoni, dar aceștia ar trebui să fie, de asemenea, în număr excesiv în spațiu. Dificultatea constă în separarea lor de toate celelalte surse de lumină din Univers, iar aici intervine fondul optic cosmic.

Fundalul în sine este foarte dificil de detectat, deoarece este foarte slab. Long Range Reconnaissance Imager (LORRI) de la bordul navei New Horizons este, probabil, cel mai bun instrument de până acum pentru această sarcină. Este departe de Pământ și de Soare, iar LORRI este mult mai sensibil decât instrumentele atașate la sondele Voyager, lansate cu 40 de ani mai devreme, mai îndepărtate.

Oamenii de știință au presupus că excesul detectat de sonda New Horizons este produsul atribuit stelelor și galaxiilor pe care noi nu le putem vedea. Și această opțiune este încă posibilă. Munca lui Bernal și a echipei sale a fost de a evalua dacă materia întunecată de tip axion ar putea fi responsabilă pentru lumina suplimentară.

Cantitatea de lumină din Univers i-a uimit pe astronomi

Aceștia au efectuat o modelare matematică și au determinat că axionii cu mase între 8 și 20 de electronvolți ar putea produce semnalul observat în anumite condiții, scrie ScienceAlert.

Acest lucru este incredibil de ușor pentru o particulă, care tinde să fie măsurată în megaelectronvolți.

Este imposibil de spus care explicație este corectă doar pe baza datelor actuale. Cu toate acestea, prin restrângerea maselor axionilor care ar putea fi responsabile pentru exces, cercetătorii au pus bazele unor viitoare căutări ale acestor particule enigmatice.

„Dacă excesul provine din dezintegrarea materiei întunecate într-o linie de fotoni, va exista un semnal semnificativ în măsurătorile viitoare de cartografiere a intensității liniei”, scriu cercetătorii.

Cercetarea a fost publicată în Physical Review Letters.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Astronomii au creat cea mai detaliată hartă a Universului de până acum

Ce formă are Universul?

Găurile negre nu ar fi vinovate de exploziile de raze gamma din Univers

Migrația planetară timpurie poate explica planetele lipsă din Univers