W nowym badaniu zaproponowano scenariusz, zgodnie z którym ciemna materia może powstać z ultralekkich ciemnych fotonów, które ogrzewają nasz Wszechświat.
Spektrograf pochodzenia kosmicznego (COS) znajdujący się na pokładzie Kosmicznego Teleskopu Hubble'a, który mierzy „kosmiczną sieć”, zawiłe i cienkie włókna wypełniające przestrzeń pomiędzy galaktykami, twierdzi, że hipoteza ta jest całkowicie zgodna z obserwacjami. Według danych zebranych przez COS, symulacje hydrodynamiczne tradycyjnego modelu powstawania struktury wskazują, że kosmiczne włókna międzygalaktyczne są gorętsze od nich.
Naukowcy powiedzieli, „Ponieważ ciemne fotony mogą przekształcać się w fotony o niskiej częstotliwości i podgrzewać kosmiczne struktury. Mogliby z łatwością wyjaśnić informacje eksperymentalne.
Autorzy James S. Bolton (Uniwersytet w Nottingham), Andrea Caputo (CERN i Uniwersytet w Tel Awiwie), Hongwan Liu (Uniwersytet w Nowym Jorku) i Matteo Viel (SISSA) wyjaśniają: „Ciemne fotony to hipotetyczne nowe cząstki, które są nośnikami nowej siły siła w ciemnym sektorze, podobnie jak foton jest nośnikiem siły elektromagnetyzm. Jednak w przeciwieństwie do fotonów mogą mieć masę. W szczególności ultralekki ciemny foton – o masie zaledwie dwudziestu rzędów wielkości mniejszej od elektronu – jest dobrym kandydatem na ciemna materia".
Podobnie jak mieszają się różne rodzaje neutrin, ciemne i zwyczajne fotony przewiduje się, że tak się stanie, umożliwiając ultralekkiej ciemnej materii fotonowej przekształcenie się w fotony o niskiej częstotliwości. The kosmiczna sieć będzie podgrzewany przez te fotony, ale w przeciwieństwie do innych mechanizmów ogrzewania opartych na procesach astrofizycznych, np formacja gwiazd i wiatry galaktyczne, ten proces ogrzewania jest bardziej rozproszony i skuteczny nawet w miejscach, które nie są zbyt gęste.
Matteo Viela wyjaśnia: „Zwykle do badania właściwości ciemnej materii w małej skali używano włókien kosmicznych, podczas gdy w tym przypadku po raz pierwszy wykorzystaliśmy dane ośrodka międzygalaktycznego o niskim przesunięciu ku czerwieni jako kalorymetr, aby sprawdzić, czy wszystkie znane nam procesy ogrzewania są wystarczające do odtworzenia danych. Odkryliśmy, że tak nie jest: brakuje czegoś, co modelujemy jako wkład wytwarzany przez ciemny foton”.
Referencje czasopisma:
- James S. Bolton, Andrea Caputo, Hongwan Liu i Matteo Viel. Porównanie obserwacji lasu Lyman-α o niskim przesunięciu ku czerwieni z symulacjami hydrodynamicznymi z ciemną materią fotonową. Physical Review Letters, DOI: 10.1103 / PhysRevLett.129.211102
