Οι φυσικοί έχουν προσπαθήσει από καιρό να αποκαλύψουν τη σκοτεινή ύλη και να δουν μια πραγματική ματιά στη μυστηριώδη ουσία που αποτελεί το ένα τέταρτο του σύμπαντος. Μία ιδέα για το τι κρύβεται κάτω από το μανδύα της αόρατοτητας; Πολλά μικροσκοπικά, ασαφή σωματίδια που συμπεριφέρονται σαν ένα γιγάντιο σωματίδιο.
Αλλά το πιο πρόσφατο κυνήγι για τέτοια ασαφή, υπερευαίσθητα σωματίδια, που δημοσιεύθηκε στις 28 Φεβρουαρίου στο περιοδικό Journal of Cosmology και Astroparticle Physics, έρχεται με άδειο χέρι.
Τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι εάν η σκοτεινή ύλη είναι πραγματικά κατασκευασμένη από αυτά τα μικροσκοπικά σωματίδια, είναι εξίσου αόριστη όπως υποδηλώνει και το όνομά της και σχεδόν δεν αλληλεπιδρά με τη συνηθισμένη ύλη.
Καρδιά του σκότους
Η σκοτεινή ύλη είναι ένα από τα καλύτερα διατηρημένα μυστικά του σύμπαντος. Τα πράγματα δεν αλληλεπιδρούν με το φως, αλλά ασκούν μια βαρυτική έλξη σε άλλη ύλη. Παρόλο που αποτελεί περίπου το ένα τέταρτο της μάζας και της ενέργειας στο σύμπαν, οι επιστήμονες δεν φαίνεται να το βρίσκουν, ούτε καν να υπολογίζουν από τι είναι κατασκευασμένο.
Πολλοί επιστήμονες υποθέτουν ότι η σκοτεινή ύλη θα μπορούσε να αποτελείται από ασθενώς αλληλεπιδρώντα μαζικά σωματίδια, WIMPs. Αλλά οι θεωρίες του WIMP εμφανίζονται με πολλούς τρόπους. Για παράδειγμα, αυτά τα σωματίδια θα πρέπει να προκαλέσουν μικρές δομές στον ιστό των γαλαξιών που δεν έχουν δει οι αστρονόμοι. Έτσι, αντίθετα, κάποιοι επιστήμονες κοιτάζουν προς άλλη κατεύθυνση για τη σκοτεινή ύλη - για τα υπερευαίσθητα σωματίδια.
Ενώ υπάρχουν πολλές ιδέες για το τι μπορεί να είναι η σκοτεινή ύλη, κανένας από αυτούς δεν έχει πολλά αποδεικτικά στοιχεία, είπε ο Σεργκέι Τροϊτσί, συν-συγγραφέας του εγγράφου και ερευνητής στο Ινστιτούτο Πυρηνικής Έρευνας στη Ρωσική Ακαδημία Επιστημών. "Συνεπώς, πρέπει να εξετάσουμε, να μελετήσουμε και να αποκλείσουμε όλες τις δυνατότητες μία προς μία."
Ορισμένες θεωρίες της υπεριώδους, γνωστές και ως ασαφείς σκοτεινές ύλες, προτείνουν ένα σωματίδιο που είναι περίπου 10-28 φορές ελαφρύτερο από ένα ηλεκτρόνιο. Αυτή η "ασαφής" σκοτεινή ύλη ονομάζεται έτσι επειδή η χαμηλή της μάζα σημαίνει ότι δρα περισσότερο σαν ένα τεμαχισμένο σωματίδιο με θολή όρια από ένα κύμα. Η νέα έρευνα εξέτασε έναν τρόπο να αναζητήσουμε αυτούς τους τύπους σωματιδίων υπό το φως των ενεργών γαλαξιών.
Δεδομένου ότι η σκοτεινή ύλη αποτελεί ένα τόσο μεγάλο τμήμα του σύμπαντος, αν είναι κατασκευασμένο από υπεριώδη σωματίδια, πρέπει να υπάρχουν πολλά από αυτά. Τόσοι πολλοί, στην πραγματικότητα, ότι θα υπήρχαν σε μια μοναδική κατάσταση, όπως ένα πεδίο ή ένα συμπύκνωμα Bose-Einstein - μια κατάσταση όπου τα σωματίδια, συχνά σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες, συσσωρεύονται και ενεργούν συνολικά ως ένα. Ενώ μεμονωμένα σωματίδια σκοτεινής ύλης δεν αλληλεπιδρούν με το φως - και γι 'αυτό οι επιστήμονες προσπαθούσαν να τα βρουν - σε μεγάλες κλίμακες, το πεδίο θα είχε αξιοσημείωτη επίδραση στην πόλωση ή στον προσανατολισμό του φωτός καθώς μετατοπίζεται μέσα στο διάστημα. Αυτό θα συμβεί καθώς η πυκνότητα του πεδίου ταλαντώνεται τακτικά, μεταβάλλοντας ουσιαστικά τον τρόπο που το φως διανύει την περιοχή.
Η θεωρία πρότεινε ότι αυτό το φαινόμενο θα μπορούσε να παρατηρηθεί σε μια περιοχή σκοτεινής ύλης τουλάχιστον 325 έτη φωτός. Ο ρυθμός ταλάντωσης του πεδίου εξαρτάται άμεσα από τη μάζα των τεμαχίων της σκοτεινής ύλης με υπεριώδη ακτινοβολία, οπότε βλέποντας αυτό το αποτέλεσμα οι επιστήμονες ελπίζουν ότι θα μπορούσαν να μετρήσουν τη μάζα της σκοτεινής ύλης.
Για να αναζητήσουν αλλαγές στην πόλωση του φωτός λόγω των πεδίων της υπεριώδους σκοτεινής ύλης, οι επιστήμονες εξέτασαν τα αρχειακά δεδομένα από το Very Long Baseline Array, ένα ραδιοτηλεσκόπιο αποτελούμενο από 10 τηλεσκόπια (25 πόδια) που λειτουργούσαν από την Socorro, New Μεξικό. Έχουν επικεντρωθεί στο φως από τις καρδιές 30 γαλαξιών, οι οποίοι εκπέμπουν τεράστιες ποσότητες ύλης σε πίδακες που μπορούν να τεντώσουν εκατοντάδες έτη φωτός. Το φως από αυτούς τους γαλαξίες είναι πολύ πολωμένο και έχει μελετηθεί καλά, έτσι ώστε μακροπρόθεσμα αρχειακά δεδομένα γι 'αυτά ήταν ήδη διαθέσιμα.
"Συχνά χρησιμοποιούμε αστροφυσικά δεδομένα από δημοσιευμένα έγγραφα ή διαθέσιμες στο κοινό βάσεις δεδομένων για να περιορίσουμε τις ιδιότητες των στοιχειωδών σωματιδίων", δήλωσε ο Τρόιτς στο Live Science. "Αυτή τη φορά όμως ήρθαμε σε επαφή με τους συναδέλφους μας ραδιοαστρονολόγους και έσκαψαν στα δικά τους δεδομένα, επιλέγοντας προσεκτικά τις παρατηρητικές σειρές μόνο για το καθήκον μας".
Αναλύοντας δύο δεκαετίες δεδομένων, οι επιστήμονες βρήκαν πολλές ταλαντώσεις, αλλά όχι τους τύπους που αναζητούσαν. Οι ενεργοί γαλαξιακοί πυρήνες συχνά παλμούν χωρίς κανονική συχνότητα. Αλλά οι ταλαντώσεις από την υπεριώδη σκοτεινή ύλη θα συμβούν όλα με το ίδιο χρονικό διάστημα μεταξύ των ταλαντώσεων.
Τελικά, οι επιστήμονες δεν είδαν κανένα σημάδι υπερβολικής σκοτεινής ύλης, τουλάχιστον στους τύπους μαζών που θα μπορούσαν να εξηγήσουν την έλλειψη μικρών δομών που βρέθηκαν στον ιστό των γαλαξιών. Ωστόσο, αυτό δεν σημαίνει ότι δεν υπάρχουν απολύτως.
"Δεν υπάρχει εγγύηση ότι ένα σωματίδιο σκοτεινής ύλης έχει όποιος η αλληλεπίδραση με τον ορατό κόσμο εκτός από τη βαρύτητα ", δήλωσε ο Τρόιτσε." Θα ήταν πολύ δύσκολο να ανακαλύψουμε ένα τέτοιο σωματίδιο με κάποια μαζική και καμία άλλη αλληλεπίδραση, αν και αυτή είναι πράγματι μια από τις απλούστερες επιλογές για να εξηγήσουμε τη σκοτεινή ύλη ".
Ενώ η νέα έρευνα μπορεί να καταστήσει απίθανη την συμβατική υπεριώδη σκοτεινή ύλη, οι ερευνητές δεν είναι έτοιμοι να το αποκλείσουν.
"Το μόνο που γνωρίζουμε σίγουρα για τη σκοτεινή ύλη είναι ότι βρίσκεται εκτός της γνωστής σωματιδιακής φυσικής", δήλωσε ο Rennan Barkana, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο του Τελ Αβίβ στο Ισραήλ, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη. "Έτσι, μέχρι να έχουμε πειστικές αποδείξεις παρατήρησης της φύσης της σκοτεινής ύλης, θα πρέπει να είμαστε προσεκτικοί για τις εικασίες και τις εικασίες ... και να διατηρούμε ανοιχτό μυαλό".
