Η σκοτεινή ύλη, τα πράγματα που υποτίθεται ότι αποτελούν περίπου το ένα τέταρτο του σύμπαντος, δεν φαίνεται να αλληλεπιδρούν με το φως, θα μπορούσαν να έχουν ένα μικροσκοπικό ηλεκτρικό φορτίο, σύμφωνα με νέα μελέτη.
Μέχρι στιγμής, η σκοτεινή ύλη έχει κάνει γνωστή την παρουσία της μόνο μέσω της βαρύτητας, τραβώντας τα αστέρια και τους γαλαξίες. Αλλά τώρα, οι αστροφυσικοί Julian Muñoz και Abraham Loeb του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ υποδηλώνουν ότι ένα μικρό κλάσμα σωματιδίων σκοτεινής ύλης θα μπορούσε να έχει ένα μικρό ηλεκτρικό φορτίο - που σημαίνει ότι η σκοτεινή ύλη θα μπορούσε να αλληλεπιδράσει με την κανονική ύλη μέσω της ηλεκτρομαγνητικής δύναμης.
Εάν είναι αλήθεια, αυτή η ιδέα δεν θα αποτελούσε μόνο ένα μεγάλο βήμα στην κατανόηση της σκοτεινής ύλης, αλλά θα εξήγησε επίσης ένα πρόσφατο μυστήριο που συνδύαζε τους κοσμολόγους.
Περίεργη ψύξη
Το Φεβρουάριο, οι αστρονόμοι ανακοίνωσαν την πρώτη ανίχνευση ενός αδιευκρίνιστου σήματος από αέριο υδρογόνο από την κοσμική αυγή, την περίοδο περίπου 180 εκατομμυρίων ετών μετά το Big Bang όταν άρχισαν να λάμπουν τα πρώτα αστέρια. Αυτή τη στιγμή, το αέριο υδρογόνου που επιπλέει ανάμεσα στα αστέρια ήταν ψυχρότερο από το κοσμικό μικροκυματικό υπόβαθρο, την εναπομείνασα ακτινοβολία από το Big Bang που λυγίζει το σύμπαν.
Επειδή το υδρογόνο είναι ψυχρότερο από αυτή τη μετεωρολογία, το αέριο απορροφά την ακτινοβολία - ειδικότερα την ακτινοβολία με μήκος κύματος 21 εκατοστών (8,3 ίντσες). Μετρώντας την απορρόφηση της ακτινοβολίας από το υδρογόνο, οι αστρονόμοι κατανοούν καλύτερα την κοσμική αυγή, μια σχετικά άγνωστη εποχή της κοσμικής ιστορίας. Χρησιμοποιώντας μια κεραία ραδιόφωνου στη Δυτική Αυστραλία που ονομάζεται Πείραμα για την ανίχνευση της παγκόσμιας εποχής της υπογραφής αναγέννησης (EDGES), μια ομάδα αστρονόμων κατάφερε να ανιχνεύσει αυτή την απορρόφηση για πρώτη φορά.
"Αυτό είναι, από μόνο του, μια εκπληκτική επιστημονική ανακάλυψη", δήλωσε ο Muñoz στην Live Science. Αλλά περισσότερο από αυτό, πρόσθεσαν, οι αστρονόμοι διαπίστωσαν ότι δύο φορές περισσότερα φωτόνια απορροφήθηκαν από το υδρογόνο από το αναμενόμενο. Για να απορροφήσει το αέριο τόσο μεγάλη ακτινοβολία, θα έπρεπε να είναι ακόμη πιο δροσερό από ό, τι σκέφτηκαν οι επιστήμονες.
Οι Muñoz και Loeb πρότειναν ότι η σκοτεινή ύλη μπορεί να είναι ο ένοχος για την περίεργη ψύξη. Σε μια δημοσίευση που δημοσιεύθηκε στις 30 Μαΐου στο περιοδικό Nature, διαπίστωσαν ότι εάν λιγότερο από το 1% της σκοτεινής ύλης είχε περίπου το ένα εκατομμύριο ηλεκτρικών φορτίων ενός ηλεκτρονίου, τότε αυτή η αόριστη ύλη θα μπορούσε να τραβήξει θερμότητα από το υδρογόνο - τα παγάκια δροσίζουν τη λεμονάδα σας. "Ο πάγος εδώ είναι η σκοτεινή ύλη", δήλωσε ο Muñoz.
Η ιδέα τους δεν είναι εντελώς νέα. Πριν από δεκαετίες, οι φυσικοί πρότειναν ότι τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης θα μπορούσαν να έχουν ηλεκτρικό φορτίο.
Και δεν είναι η μόνη εξήγηση αυτής της ψύξης. Σε ένα άρθρο της 1ης Μαρτίου στο περιοδικό Nature, ο Rennan Barkana, κοσμολόγος στο Πανεπιστήμιο του Τελ Αβίβ στο Ισραήλ, πρότεινε μια πιο γενική μορφή σκοτεινής ύλης, η οποία δεν έχει απαραιτήτως επιβάρυνση, να δροσίζει την κανονική ύλη και να εξηγεί τα δεδομένα του EDGES .
Και οι δύο προτάσεις σκοτεινής ύλης κάνουν παρόμοιες προβλέψεις, δήλωσε ο Barkana, ο οποίος δεν συμμετείχε στην τρέχουσα μελέτη.
"Αυτή είναι η εποχή για την επιφυλακτική αισιοδοξία και τη διατήρηση ενός ανοιχτού μυαλού, τόσο για την παρατήρηση του ραδιοφώνου όσο και για την ερμηνεία", δήλωσε ο Barkana στο Live Science.
Δεκάδες ιδέες
Η σκοτεινή ύλη είναι μόνο μία από τις δεκάδες ιδέες που προτείνονται για να εξηγήσουν την ανωμαλία. Για παράδειγμα, αντί για το αέριο που είναι πιο δροσερό, η ακτινοβολία υποβάθρου μπορεί να είναι θερμότερη από την αναμενόμενη, με κάποια εξωτική διαδικασία να παράγει περισσότερη ακτινοβολία που δεν έχει ακόμη ληφθεί υπόψη. Ή, απλά θα μπορούσαν να υπάρξουν σφάλματα στην ανάλυση ή τη μέτρηση.
Πράγματι, η παρατήρηση του EDGES είναι η πρώτη του είδους και παρόλο που η ομάδα πέρασε δύο χρόνια έλεγχο και διπλασιασμό της ανάλυσης, οι ερευνητές θα χρειαστούν περισσότερα δεδομένα για να επιβεβαιώσουν τα αινιγματικά αποτελέσματα.
"Αν ο EDGES είναι σωστός, δεν νομίζω ότι υπάρχει συμβατική εξήγηση που είναι αναγκαστική", δήλωσε ο Steven Furlanetto, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας του Λος Άντζελες, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη. "Πρέπει πραγματικά να πάτε σε ένα από αυτά τα σενάρια μη φυσιολογικών φυσικών, και σε αυτή την περίπτωση, νομίζω ότι είναι ευρύτατο."
Ο Muñoz, ωστόσο, είναι μερικός στην εξήγηση της σκοτεινής ύλης. "Αν ο EDGES έχει πράγματι δίκιο, φαίνεται πολύ δύσκολο να μην είναι αυτό το αποτέλεσμα της σκοτεινής ύλης", είπε.
Αρκετά όργανα σε όλο τον κόσμο προχωρούν ήδη να κάνουν πιο λεπτομερείς παρατηρήσεις. Σε αντίθεση με το EDGES, μερικά πειράματα, όπως ένα ραδιοτηλεσκόπιο στη Νότια Αφρική που ονομάζεται Εποχή υδρογόνου του Arion Reionization, θα είναι σε θέση να μετρήσουν πώς η απορρόφηση ποικίλει στον ουρανό. Εάν ένα μικρό κλάσμα της σκοτεινής ύλης είναι ηλεκτρικά φορτισμένο, όπως λέει ο Muñoz και ο Loeb, τότε θα δημιουργήσει ένα ξεχωριστό μοτίβο σε αυτήν την παραλλαγή - παρέχοντας μια βασική δοκιμή για ηλεκτρικά φορτισμένη σκοτεινή ύλη.
