Pimeä aine on aavemainen aine, jota tähtitieteilijät eivät ole kyenneet havaitsemaan vuosikymmeniin, mutta jonka tiedämme olevan valtava vaikutus universumin normaaliin aineeseen, kuten tähtiin ja galakseihin. Massiivisen painovoiman avulla se kohdistaa galakseihin, se pyörittää niitä ylös, antaa niille lisätyöntöä niiden kiertoradalla tai jopa repii ne erilleen.

Kuten kosminen karnevaalipeili, se myös taivuttaa valoa kaukaisista kohteista luodakseen vääristyneitä tai useita kuvia, prosessi, jota ns. painovoimainen linssi.

Ja Viimeaikainen tutkimus ehdottaa, että se voi luoda vielä enemmän draamaa tuottamalla räjähtäviä tähtiä.

Kaikesta tuhosta, jota se pelaa galakseilla, ei tiedetä paljoakaan siitä, voiko pimeä aine olla vuorovaikutuksessa itsensä kanssa muuten kuin painovoiman kautta. Jos se kokee muita voimia, niiden on oltava erittäin heikkoja, muuten ne olisivat mitattu.

Mahdollinen ehdokas pimeän aineen hiukkaselle, joka koostuu hypoteettisesta luokasta heikosti vuorovaikutuksessa olevia massiivisia hiukkasia (tai WIMPit), on tutkittu intensiivisesti, toistaiseksi ilman havainnointia.

Viime aikoina huomion kohteena ovat muun tyyppiset hiukkaset, jotka ovat myös heikosti vuorovaikutuksessa mutta erittäin kevyitä. Nämä hiukkaset, ns aksiot, olivat ensimmäiset ehdotettiin 1970-luvun lopulla että ratkaista kvanttiongelma, mutta ne voivat myös sopia pimeään aineeseen.

Toisin kuin WIMP:t, jotka eivät voi "tarttua" yhteen pieniksi esineiksi, aksionit voivat tehdä niin. Koska ne ovat niin kevyitä, valtavan määrän aksioneja olisi otettava huomioon kaikki pimeä aine, mikä tarkoittaa, että ne olisi ahdettu yhteen. Mutta koska ne ovat subatomisia hiukkasia, jotka tunnetaan nimellä a bosoni, he eivät välitä.

Itse asiassa laskelmat osoittavat, että aksionit voivat pakata niin lähelle, että ne alkavat käyttäytyä oudosti – kollektiivisesti kuin aalto – kvanttimekaniikan, atomien ja hiukkasten mikromaailmaa hallitsevan teorian, sääntöjen mukaan. Tätä tilaa kutsutaan a Bose-Einstein-kondensaattija se voi yllättäen antaa aksioiden muodostaa "tähtiä" omia.

Tämä tapahtuisi, kun aalto liikkuu itsestään ja muodostaa fyysikot "solitonia", joka on paikallinen energiapala, joka voi liikkua vääristymättä tai hajaantumatta. Tämä näkyy usein maan päällä pyörteissä ja pyörteissä tai kuplarenkaissa delfiinit nauttivat veden alla.

- uusi tutkimus tarjoaa laskelmia, jotka osoittavat, että tällaiset solitonit kasvaisivat tähdeksi, joka on samankokoinen tai suurempi kuin tavallinen tähti. Mutta lopulta ne muuttuvat epävakaiksi ja räjähtävät.

Yhdestä tällaisesta räjähdyksestä (kutsuttiin "bosenovaksi") vapautuva energia kilpailee supernovan (räjähtävän normaalin tähden) kanssa. Ottaen huomioon, että pimeä aine painaa paljon enemmän kuin näkyvä aine universumissa, tämä jättäisi varmasti merkin taivaanhavaintoihimme. Emme ole vielä löytäneet tällaisia ​​arpia, mutta uusi tutkimus antaa meille jotain etsittävää.

Havaintotesti

- tutkijat tutkimuksen takana sanotaan, että ympäröivä kaasu, joka on valmistettu normaalista aineesta, imee tämän ylimääräisen energian räjähdyksestä ja päästää osan siitä takaisin. Koska suurin osa tästä kaasusta on valmistettu vedystä, tiedämme, että tämän valon pitäisi olla radiotaajuuksilla.

Jännittävää, tulevat havainnot kanssa Neliökilometri-taulukko radioteleskooppi saattaa pystyä poimimaan sen.

Joten vaikka pimeiden tähtien räjähdysten ilotulitteet voivat olla piilossa näkyviltämme, voimme ehkä löytää niiden seuraukset näkyvästä aineesta. Hienoa tässä on se, että tällainen löytö auttaisi meitä selvittämään, mistä pimeä aine todella koostuu – tässä tapauksessa todennäköisesti aksioneista.

Entä jos havainnot eivät havaitse ennustettua signaalia? Se ei todennäköisesti sulje pois tätä teoriaa kokonaan, koska muut "aksionin kaltaiset" hiukkaset ovat edelleen mahdollisia. Havaitsemisen epäonnistuminen voi kuitenkin osoittaa, että näiden hiukkasten massat ovat hyvin erilaisia ​​tai että ne eivät liity säteilyyn niin voimakkaasti kuin luulimme.

Itse asiassa näin on tapahtunut ennenkin. Alunperin ajateltiin, että akselit pariutuisivat niin vahvasti, että ne pystyvät siihen jäähdyttää tähtien sisällä olevaa kaasua. Mutta koska tähtien jäähdytysmallit osoittivat, että tähdet olivat aivan hyviä ilman tätä mekanismia, aksionin kytkentävoiman piti olla alhaisempi kuin alun perin oletettiin.

Tietenkään ei ole takeita siitä, että pimeä aine on valmistettu aksioneista. WIMPit ovat edelleen haastajia tässä kilpailussa, ja muitakin on.

Muuten, jotkut tutkimukset viittaavat siihen, että WIMP:n kaltainen pimeä aine voi myös muodostaa "tummia tähtiä". Tässä tapauksessa tähdet olisivat edelleen normaaleja (valmistettu vedystä ja heliumista), ja pimeä aine vain antaisi niille virtaa.

Näiden WIMP-käyttöisten tummien tähtien ennustetaan olevan supermassiivisia ja elävän vain lyhyen aikaa varhaisessa universumissa. Mutta James Webb -avaruusteleskooppi pystyi tarkkailemaan niitä. Tuore tutkimus väitti kolme tällaista löytöä, vaikka tuomaristo ei vieläkään tiedä, onko näin todella.

Siitä huolimatta innostus aksioneista kasvaa, ja niiden havaitsemiseksi on monia suunnitelmia. Esimerkiksi aksioneja odotetaan muuntaa fotoneiksi kun ne kulkevat magneettikentän läpi, joten tietyn energian omaavien fotonien havainnot kohdistuvat tähtiin, joilla on magneettikenttä, kuten neutronitähtiin tai jopa aurinko.

Teoreettisella rintamalla pyritään tarkentamaan ennusteita siitä, miltä maailmankaikkeus näyttäisi erityyppisten pimeän aineen kanssa. Esimerkiksi aksionit voidaan erottaa WIMP:istä muuten ne taivuttavat valoa gravitaatiolinssien kautta.

Paremmilla havainnoilla ja teorialla toivomme, että pimeän aineen mysteeri saadaan pian auki.

Tämä artikkeli julkaistaan ​​uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.

Kuva pistetilanne: ESA/Webb, NASA & CSA, A. Martel

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://singularityhub.com/2024/03/25/dark-stars-dark-matter-may-form-exploding-stars-finding-them-could-help-reveal-what-its-made-of/