Een nieuwe studie stelde een scenario voor waarin donkere materie zou kunnen worden gemaakt van ultralichte donkere fotonen die ons universum verwarmden.
De Cosmic Origin Spectrograph (COS) aan boord van de Hubble-ruimtetelescoop, die het ‘kosmische web’ meet, de ingewikkelde en dunne filamenten die de ruimte tussen sterrenstelsels vullen, zegt dat deze hypothese perfect in overeenstemming is met waarnemingen. Volgens de door COS verzamelde gegevens geven de hydrodynamische simulaties van het traditionele model van structuurvorming aan dat de kosmische intergalactische filamenten zijn heter dan zij.
Wetenschappers zeiden, “Omdat donkere fotonen kunnen worden omgezet in laagfrequente fotonen en de kosmische structuren kunnen verwarmen. Ze zouden de experimentele informatie heel goed kunnen uitleggen.”
Auteurs James S. Bolton (Universiteit van Nottingham), Andrea Caputo (CERN en Universiteit van Tel Aviv), Hongwan Liu (New York University) en Matteo Viel (SISSA) leggen uit: “Donkere fotonen zijn hypothetische nieuwe deeltjes die de krachtdragers zijn voor een nieuwe kracht in de donkere sector, net zoals het foton de krachtdrager is electromagnetisme. In tegenstelling tot fotonen kunnen ze echter massa hebben. Met name het ultralichte donkere foton – met een massa die twintig ordes van grootte kleiner is dan het elektron – is een goede kandidaat voor donkere materie. '
Vergelijkbaar met hoe verschillende soorten neutrino's zich vermengen, donker en gewoon fotonen Er wordt ook verwacht dat dit zal gebeuren, waardoor ultralichte donkere foton-donkere materie kan transformeren in laagfrequente fotonen. De kosmisch web zal door deze fotonen worden verwarmd, maar in tegenstelling tot andere verwarmingsmechanismen die op astrofysische processen zijn gebaseerd stervorming en galactische winden is dit verwarmingsproces diffuser en effectiever, zelfs op plaatsen die niet erg dicht zijn.
Matteo Viel legt uit: “Gewoonlijk zijn kosmische filamenten gebruikt om kleinschalige eigenschappen van donkere materie te onderzoeken, terwijl we in dit geval voor het eerst de intergalactische mediumgegevens met lage roodverschuiving hebben gebruikt als calorimeter, om te controleren of alle verwarmingsprocessen waarvan we op de hoogte zijn zijn voldoende om de gegevens te reproduceren. We ontdekten dat dit niet het geval is: er ontbreekt iets dat we modelleren als een bijdrage van het donkere foton.”
Journal Reference:
- James S. Bolton, Andrea Caputo, Hongwan Liu en Matteo Viel. Vergelijking van Lyman-α-bosobservaties met lage roodverschuiving met hydrodynamische simulaties met donkere foton-donkere materie. Physical Review Letters DOI: 10.1103 / PhysRevLett.129.211102
