Tume mateeria, kraam, mille hüpotees moodustab umbes veerandi universumist, kuid ei tundu üldse valgusega suhelvat, võiks uue uuringu kohaselt olla väike elektrilaeng.
Siiani on tumeaine oma olemasolu teada andnud ainult gravitatsiooni kaudu, vedades tähti ja galaktikaid. Kuid nüüd arvavad Harvardi ülikooli astrofüüsikud Julian Muñoz ja Abraham Loeb, et väikesel osal tumeda aine osakestest võib olla väike elektrilaeng - see tähendab, et tume aine võib elektromagnetilise jõu kaudu normaalse ainega suhelda.
Kui see on tõsi, ei kujuta see idee mitte ainult suurt sammu tumeaine mõistmisel, vaid selgitab ka hiljutist mõistatust, mis on kosmoloogidele segadusse ajanud.
Uudishimulik jahutamine
Veebruaris teatasid astronoomid kosmilise koidiku esimesest tabamatu signaali avastamisest vesinikgaasist, umbes 180 miljoni aasta möödumisel Suurest Paugust, kui esimesed tähed hakkasid paistma. Sel ajal oli tähtede vahel hõljuv vesinikgaas külmem - kui kosmilise mikrolaine taust, universumist supleva Suure Paugu jääkkiirgus.
Kuna vesinik on sellest järelviljakusest jahedam, neelab gaas kiirgust - eriti kiirgust lainepikkusega 21 sentimeetrit (8,3 tolli). Vesiniku kiirguse neeldumise mõõtmisega saavad astronoomid paremini aru kosmilisest koidikust, mis on kosmilise ajaloo suhteliselt tundmatu ajastu. Kasutades Lääne-Austraalia raadioantenni, mida nimetatakse eksperimentideks reioniseerimisallkirja ülemaailmse ajastu tuvastamiseks (EDGES), suutis astronoomide meeskond seda neeldumist esmakordselt tuvastada.
"See on iseenesest hämmastav teaduslik avastus," rääkis Muñoz Live Science'ile. Kuid lisaks sellele leidsid astronoomid, et vesinik neelas kaks korda rohkem footoneid kui arvatakse. Selleks, et gaas neelaks nii palju kiirgust, peaks see olema veelgi jahedam, kui teadlased arvasid.
Muñoz ja Loeb tegid ettepaneku, et kummalise jahutuse süüdlane võiks olla tume aine. 30. mai ajakirjas Nature avaldatud paberlehes leidsid nad, et kui vähem kui 1 protsendil tumedast ainest oli umbes üks miljon elektroni elektrilaengust, siis võib see tabamatu aine vesiniku küljest soojust tõmmata - sarnaselt sellega, kuidas jääkuubikud jahutavad teie limonaadi. "Jää siin on tume aine," ütles Muñoz.
Nende idee pole täiesti uus. Aastakümneid tagasi tegid füüsikud ettepaneku, et tumeda aine osakestel võiks olla elektrilaeng.
Ja see pole selle jahutuse ainus seletus. 1. märtsi ajakirjas Nature ilmunud artiklis tegi Iisraeli Tel Avivi ülikooli kosmoloog Rennan Barkana ettepaneku, et tumeda aine üldisem vorm, millel pole tingimata laengut, võiks normaalse aine jahutada ja selgitada EDGES-i andmeid. .
Mõlemad tumeainet käsitlevad ettepanekud annavad sarnaseid ennustusi, ütles Barkana, kes praeguses uuringus ei osalenud.
"See on ettevaatliku optimismi ja avatud meele hoidmise aeg nii raadiovaatluse kui ka tõlgendamise osas," rääkis Barkana Live Science'ile.
Kümned ideed
Tume aine on vaid üks kümnetest ideedest, mis pakutakse kõrvalekalde selgitamiseks. Näiteks võib gaasi jahedama asemel taustkiirgus olla arvatust kuumem, kuna mõni eksootiline protsess tekitab rohkem kiirgust, mida tuleb veel arvestada. Või võib analüüsis või mõõtmisel olla vigu.
EDGESi tähelepanek on tõepoolest esimene omataoline ja kuigi meeskond veetis kaks aastat analüüsi ja topeltkontrolli, vajavad teadlased hämmastavate tulemuste kinnitamiseks rohkem andmeid.
"Kui EDGES on õige, siis ma ei usu, et leiduks tavapäraseid seletusi, mis oleksid veenvad," ütles Los Angelese California ülikooli astrofüüsik Steven Furlanetto, kes uuringuga ei tegelenud. "Peate tõesti minema ühele neist ebastandardsetest füüsika stsenaariumidest ja sel juhul on see minu arvates lahtine."
Muñoz on tumeda aine seletuse osas siiski osaline. "Kui EDGESil on tõepoolest õigus, siis tundub, et see pole tumeda aine tagajärg," ütles ta.
Mitu instrumenti kogu maailmas on juba ettevalmistamisel, et teha üksikasjalikumaid vaatlusi. Erinevalt EDGES-ist saavad mõned katsed, näiteks Lõuna-Aafrika raadioteleskoop nimega Reionization Array vesiniku epohhiks, mõõta, kuidas neeldumine varieerub taevas. Kui väike osa tumedast ainest on elektrilaenguga, nagu ütlevad Muñoz ja Loeb, loob see selle variatsiooni puhul selge mustri - pakkudes elektrilaenguga tumeda aine võtmetesti.
