_ O nouă cercetare sugerează exploziv „Stelele axionale” ar putea identifica unde și ce este materia întunecată

Am putea fi mai aproape de înțelegerea misterului din spatele a ceea ce este materia întunecată, în urma unor noi cercetări ale fizicienilor de la King's College din Londra.

Teoreticizate pentru prima dată în 1977, axionii sunt o particulă ipotetică, cu masă luminoasă, care a fost sugerată ca un posibil competitor pentru materia întunecată, datorită căldurii pe care o degajă. Cu toate acestea, din cauza gamei de dimensiuni și mase pe care le-ar putea avea, identificarea lor concludentă a fost dificilă.

Într-o serie de lucrări din Physical Review D, Liina Chung-Jukko, profesorii Malcolm Fairbairn, Eugene Lim , Dr. David Marsh și colaboratorii au sugerat o nouă abordare pentru a localiza această „particulă minune” care ar putea explica atât energia întunecată, cât și materia întunecată.

Profesorul Malcolm Fairbairn explică: „Axions sunt unul dintre candidații principali pentru materie întunecată. Am descoperit că au capacitatea de a încălzi universul la fel ca supernovele și stelele obișnuite după ce se unesc în pâlcuri dense. Înarmați cu aceste cunoștințe, știm cu mult mai multă certitudine unde să ne îndreptăm instrumentele în câmp pentru a le găsi. .”

Teoria relativității generale a lui Einstein sugerează că aproximativ 85% din materialul din univers este materie întunecată – o formă necunoscută de materie pe care nu am reușit să o observăm sau să sondam. Efectele gravitaționale, observate în scenarii precum formarea galaxiilor, nu au sens în modelul lui Einstein decât dacă există o cantitate mare de materie pe care nu o putem vedea și care nu interacționează cu lumina sau câmpurile electromagnetice.

Axionii sunt concurenți pentru această formă ipotetică de materie. Aceste particule de masă mică trebuie să fie prezente în număr foarte mare pentru a explica masa lipsă în galaxii. Deoarece acești axioni trebuie să existe în număr mare, trebuie să fie, de asemenea, împachetate dens în zone specifice, ceea ce înseamnă că devin supuși legilor mecanicii cuantice.

Aceasta ar însemna că axionii individuale ar începe să acționeze în mod concertat. Aceasta ar însemna că ar putea exista grupări mari de materie întunecată axionică în centrul galaxiilor, altfel cunoscute sub denumirea de „stele axionale”.

Aceste stele axionale pot deveni instabile după un anumit prag de masă, explodând în radiații electromagnetice. și fotoni - particule de lumină, așa cum este arătat mai detaliat de Liina Chung-Jukko. Oamenii de știință sugerează că aceste explozii au potențialul de a fi încălzit gazul intergalactic care există între galaxii în timpul care separă Big Bang-ul și formarea primelor stele, la 50–500 de milioane de ani după începutul universului.

Acest lucru ar schimba modul în care ar arăta radiația cosmică de fond (CMB) – radiația electromagnetică care umple tot spațiul – în această perioadă, pe care oamenii de știință o pot observa în prezent prin undele radio folosind o metodă numită măsurarea la 21 cm.

Căutând semnale de unde au explodat stelele axionale în universul timpuriu sau prezent în acest fel, oamenii de știință pot fi capabili să folosească aceste metode pentru a urmări axionul neobservat până acum și a descoperi sursa unora, dacă nu a tuturor, întunericului. materie.

Malcolm Fairbairn a spus: „Stelele axionale coerente, chiar și cele care sunt relativ compacte, au potențialul de a izbucni într-un halou de electromagnetism și lumină. Cunoscând tipul de structuri pe care le poate forma materia întunecată axionică și impactul asupra gazului intergalactic înconjurător, poate deschide noi căi pentru detectarea acestuia.

„A fi capabil să găsim axionul ne-ar ajuta probabil să rezolvăm una dintre cele mai mari întrebări ale științei, aflată în devenire de peste un secol, și ne-ar ajuta să dezvăluim. istoria universului timpuriu”.

Prin calculul numărului total de stele axionale din univers și, prin extensie, potențialul lor exploziv latent pe gazul intergalactic, echipa a presupus, de asemenea, dimensiunea semnalului stelelor axionale pe care le-ar emite în CMB. Acest lucru ar permite măsurătorilor de 21 cm să clasifice cu exactitate ceea ce provine din axioni și ceea ce nu, ajutând la căutare.

Lucrările de la King se alătură unui cor tot mai mare în rândul comunității științifice care caută axionul ca prim. concurent pentru materia întunecată, David Marsh a spus: „Măsurarea de 21 cm este în general văzută ca viitorul cosmologiei, iar rolul pe care îl joacă în căutarea axionului este un motiv important pentru aceasta. construit, inclusiv proiecte precum Dark Matter Radio. Este un moment foarte, foarte interesant să fii astrofizician chiar acum.”

(Fluierul)