Materia întunecată, lucrurile ipotezate pentru a constitui aproximativ un sfert din univers încă nu par să interacționeze cu lumina, ar putea avea o încărcătură electrică minusculă, potrivit unui nou studiu.
Până în prezent, materia întunecată și-a făcut cunoscută prezența doar prin gravitație, prin tragere de stele și galaxii. Însă acum, astrofizicienii Julian Muñoz și Abraham Loeb de la Universitatea Harvard sugerează că o mică parte din particulele de materie întunecată ar putea avea o sarcină electrică minusculă - ceea ce înseamnă că materia întunecată ar putea interacționa cu materia normală prin forța electromagnetică.
Dacă este adevărată, această idee nu ar reprezenta doar un mare pas în înțelegerea materiei întunecate, dar ar explica și un mister recent care a încurcat cosmologii.
Răcire curioasă
În februarie, astronomii au anunțat prima detectare a unui semnal evaziv din gazul de hidrogen din zorii cosmice, perioada de aproximativ 180 de milioane de ani de la Big Bang, când primele stele au început să strălucească. În acest moment, gazul de hidrogen care plutea între stele era rece - mai rece decât fundalul cu microunde cosmic, radiația rămasă de la Big Bang care scaldă universul.
Deoarece hidrogenul este mai răcoros decât acesta, gazul absoarbe radiațiile, în special, radiațiile cu o lungime de undă de 21 de centimetri (8,3 inci). Măsurând absorbția radiațiilor de către hidrogen, astronomii pot înțelege mai bine zorii cosmice, o eră relativ necunoscută a istoriei cosmice. Folosind o antenă radio din Australia de Vest numită Experiment pentru detectarea semnăturii globale de reionizare (EDGES), o echipă de astronomi a putut detecta această absorbție pentru prima dată.
"Aceasta este, în sine și, în sine, o descoperire științifică uimitoare", a spus Muñoz la Live Science. Dar mai mult decât atât, a adăugat el, astronomii au descoperit că de două ori mai mulți fotoni au fost absorbiți de hidrogen decât se așteptau. Pentru ca gazul să absoarbă atâta radiație, ar trebui să fie și mai rece decât au crezut oamenii de știință.
Muñoz și Loeb au propus că materia întunecată ar putea fi vinovatul răcirii curioase. Într-o lucrare publicată pe 30 mai în revista Nature, ei au descoperit că dacă mai puțin de 1 la sută din materia întunecată ar avea aproximativ o milionime din sarcina electrică a unui electron, atunci această materie evazivă ar putea scoate căldura din hidrogen - similar cu modul în care cuburi de gheață vă răcesc limonada. "Gheața, aici, este materia întunecată", a spus Muñoz.
Ideea lor nu este complet nouă. Cu decenii în urmă, fizicienii au propus ca particulele de materie întunecată să poată avea o sarcină electrică.
Și nu este singura explicație pentru această răcire. Într-o lucrare din 1 martie în revista Nature, Rennan Barkana, cosmolog la Universitatea Tel Aviv din Israel, a propus că o formă mai generală de materie întunecată, care nu are neapărat o taxă, ar putea răci materia normală și să explice datele EDGES. .
Ambele propuneri de chestiuni întunecate fac predicții similare, a spus Barkana, care nu a fost implicat în studiul actual.
"Acesta este un moment pentru optimism prudent și păstrarea unei minți deschise, atât despre observația radio, cât și despre interpretare", a spus Barkana la Live Science.
Zeci de idei
Materia întunecată este doar una din zeci de idei propuse pentru a explica anomalia. De exemplu, în loc ca gazul să fie mai rece, radiația de fundal ar putea fi mai fierbinte decât se aștepta, cu un proces exotic care produce mai multe radiații care încă nu a fost contabilizată. Sau pur și simplu ar putea exista erori în analiză sau măsurare.
Într-adevăr, observația EDGES este prima de acest fel și, deși echipa a petrecut doi ani verificând și verificând dublu analiza, cercetătorii vor avea nevoie de mai multe date pentru a confirma rezultatele nedumerite.
„Dacă EDGES este corect, nu cred că există vreo explicație convențională care să fie convingătoare”, a spus Steven Furlanetto, astrofizician la Universitatea din California, Los Angeles, care nu a fost implicat în studiu. „Trebuie să mergeți într-unul dintre aceste scenarii de fizică non-standard și, în acest caz, cred că este larg deschis”.
Muñoz, însă, este parțial la explicația despre materia întunecată. "Dacă EDGES are într-adevăr dreptate, pare foarte greu să nu fie rezultatul materiei întunecate", a spus el.
Mai multe instrumente din întreaga lume se pregătesc deja pentru a face observații mai detaliate. Spre deosebire de EDGES, unele experimente, cum ar fi un telescop radio din Africa de Sud, denumit Hydrogen Epoch of Reionization Array, vor putea măsura modul în care absorbția variază pe cer. Dacă o mică parte din materia întunecată este încărcată electric așa cum spun Muñoz și Loeb, atunci va crea un model distinct în această variație - oferind un test cheie pentru materia întunecată încărcată electric.
