En ny studie föreslog ett scenario att mörk materia kunde tillverkas av ultralätta mörka fotoner som värmde upp vårt universum.
Cosmic Origin Spectrograph (COS) ombord på rymdteleskopet Hubble, som mäter det "kosmiska nätet", de invecklade och tunna filamenten som fyller utrymmet mellan galaxer, säger att denna hypotes stämmer perfekt överens med observationer. Enligt data som samlats in av COS indikerar de hydrodynamiska simuleringarna av den traditionella modellen för strukturbildning att kosmiska intergalaktiska filament är hetare än de är.
Forskare sa, "Eftersom mörka fotoner kunde omvandlas till lågfrekventa fotoner och värma de kosmiska strukturerna. De kunde mycket väl förklara den experimentella informationen.”
Författarna James S. Bolton (University of Nottingham), Andrea Caputo (CERN och Tel Aviv University), Hongwan Liu (New York University) och Matteo Viel (SISSA) förklarar, "Mörka fotoner är hypotetiska nya partiklar som är kraftbärare för en ny kraft i den mörka sektorn, ungefär som hur fotonen är kraftbäraren för elektromagnetism. Till skillnad från fotoner kan de dock ha massa. I synnerhet är den ultraljusa mörka fotonen – med en massa så liten som tjugo storleksordningar mindre än elektronen – en bra kandidat för mörk materia. "
Liknar hur olika typer av neutrinos blandas, mörka och vanliga fotoner förväntas också göra det, vilket gör att mörk materia av ultraljus mörk foton omvandlas till lågfrekventa fotoner. De kosmisk web kommer att värmas upp av dessa fotoner, men till skillnad från andra uppvärmningsmekanismer baserade på astrofysiska processer, t.ex stjärnbildning och galaktiska vindar är denna uppvärmningsprocess mer diffus och effektiv även på platser som inte är särskilt täta.
Matteo Viel förklarar: "Vanligtvis har kosmiska filament använts för att undersöka småskaliga egenskaper hos mörk materia, medan vi i det här fallet för första gången har använt låg rödförskjutning av intergalaktiskt medium som en kalorimeter, för att kontrollera om alla uppvärmningsprocesser vi känner till är tillräckliga för att återge uppgifterna. Vi upptäckte att så inte är fallet: något saknas som vi modellerar som ett bidrag producerat av den mörka fotonen."
Tidskriftsreferens:
- James S. Bolton, Andrea Caputo, Hongwan Liu och Matteo Viel. Jämförelse av lågrödskiftade Lyman-α skogsobservationer med hydrodynamiska simuleringar med mörk foton mörk materia. Fysiska granskningsbrev. DOI: 10.1103 / PhysRevLett.129.211102
