Темна матерія і темна енергія складають дві найбільші таємниці сучасної фізики. Обидва населяють Всесвіт і зустрічаються у величезних кількостях у великому масштабі, об’єднуючи та роз’єднуючи космологічні структури. Великі уми сучасної науки окреслюють нові революційні ідеї, які допомагають зрозуміти таємничу природу цих компонентів. У цьому сенсі міжнародна група дослідників припустила, що частина тепла, яке ми спостерігаємо в космосі, може надходити не менше ніж від гіпотетичного компонента темної матерії: темних фотонів.
Фізики повинні бути надзвичайно творчими та винахідливими, пояснюючи явища, які вони спостерігають, просто та лаконічно. Темна матерія є найбільш прихованим компонентом космосу, суть якого залишається загадковою, хоча її вплив легко помітити, оскільки жодна зі структур, які ми бачимо, не існувала б без неї.
Ми знаємо, що темна матерія існує, тому що, хоча ми її не бачимо, ми можемо «відчути» її. Це тому, що він оточує галактики та скупчення галактик, забезпечуючи достатню силу тяжіння, щоб утримувати їх разом. Інакше доцентрова енергія обертання відштовхнула б найдальші зірки, і галактики зрештою розпалися б.
Тепер нове дослідження пропонує новий спосіб виявлення темної матерії та навіть деяких її невловимих компонентів. Результати були нещодавно опубліковані в Physical Review Letters . У своїй статті фахівці досліджують можливість того, що тип теоретичного компонента темної матерії, відомий як темний фотон, відповідає за міжгалактичний нагрів хмар газу.
Вивчаючи світло, випромінюване квазарами — старими та далекими галактиками, які випромінюють велику кількість радіохвиль, — дослідники знайшли модель темної матерії, в якій деякі темні фотони збуджуються і стають звичайними фотонами, що може пояснити спостережуване нагрівання міжгалактичних газових хмар.
Спектр – це світлова ознака об’єкта. Коли фізики вивчають шлях віддалених квазарів крізь газові хмари, що проходять між ними, вони бачать візерунок у відбитку, який називається лісом Лайман-альфа. У найближчих до нас хмар цей ефект посилюється. Модель припускає, що сусідні хмари нагріваються від взаємодії з темною матерією, викликаючи ефект, який спостерігається в лініях поглинання спектра квазара.
«Це може бути ознакою конкретного кандидата темної матерії, який називається темним фотоном. Цей темний фотон може вводити деяку енергію та нагрівати газ, роблячи лінії трохи ширшими, що краще узгоджується з даними», — сказав провідний автор Андреа Капуто APS.
Дослідження припускає, що темні фотони можуть стати наріжним каменем у розв’язанні загадки темної матерії. Крім того, він забезпечує надійну теоретичну основу для пояснення певних явищ, таких як аномалії Лаймана-альфа, які спостерігаються в спектрі квазара.
Автори спілкувалися електронною поштою з Phys і прокоментували: «Загалом, ми показали, що Ліман-альфа-ліс надзвичайно корисний для розуміння моделей темної матерії, де енергія може перетворюватися з темної матерії на нагрівання. Я думаю, що наше дослідження спонукає фізиків, які цікавляться, приділити більше уваги лісу Ліман-альфа».
Хоча темні фотони є захоплюючою можливістю та сильним кандидатом на роль компонента невловимої темної матерії, багато експертів залишаються скептичними щодо цього. Крім того, вони вважають розумним виключити інші можливості, наприклад вплив активних галактичних ядер.
Однак необхідність розуміння структури темної матерії не може бути відкинута. Космолог Сем Вітте, який не брав участі в дослідженні, каже: «Якщо майбутні дослідження виключать звичайні астрофізичні пояснення, буде переконливо розглянути можливість того, що ми можемо спостерігати перший негравітаційний відбиток темної матерії».
