Fizikai mano, kad didžiąją dalį visatos materijos sudaro nematoma medžiaga, apie kurią žinome tik dėl netiesioginio jos poveikio žvaigždėms ir galaktikoms, kurias matome.

Mes nesame išprotėję! Be šios „tamsiosios materijos“ visata, kaip mes ją matome, neturėtų prasmės.

Tačiau tamsiosios materijos prigimtis yra senovės paslaptis. bet, Naujas tyrimas Parašė Alfredas Amrothas iš Honkongo universiteto ir jo kolegos, paskelbtas m gamtos astronomija Jis naudoja gravitacinį šviesos lenkimą, kad priartintų mus prie supratimo.

Nematomas, bet visur esantis

Manome, kad tamsioji materija egzistuoja, nes matome jos gravitacinį poveikį galaktikų elgsenai. Konkrečiai, atrodo, kad tamsioji medžiaga sudaro apie 85% visatos masės, o dauguma tolimų galaktikų, kurias galime pamatyti, yra apsuptos paslaptingos materijos aureolės.

Tačiau ji vadinama tamsiąja medžiaga, nes nespinduliuoja, nesugeria ir neatspindi šviesos, todėl ją labai sunku aptikti.

Taigi, kas tai yra? Manome, kad tai turi būti kažkokia nežinoma pagrindinė dalelė, bet dar nesame tikri. Visi bandymai aptikti tamsiosios medžiagos daleles laboratoriniais eksperimentais iki šiol buvo nesėkmingi, o fizikai diskutuoja apie jų prigimtį dešimtmečius.

Mokslininkai pasiūlė du pagrindinius hipotetinius tamsiosios medžiagos kandidatus: santykinai sunkius simbolius, vadinamus silpnai sąveikaujančiomis masyviomis dalelėmis (arba WIMP), ir ypač lengvas daleles, vadinamas aksionais.

Teoriškai WIMP elgiasi kaip atskiros dalelės, o ašys dėl kvantinių trukdžių elgiasi kaip bangos.

Sunku buvo atskirti šias dvi galimybes, tačiau nedidelis apvažiavimas aplink tolimas galaktikas suteikė užuominą.

Gravitaciniai lęšiai ir Einšteino žiedai

Kai šviesa pereina per visatą masyviu objektu, pavyzdžiui, galaktika, jos kelias iškrypsta, nes pagal Alberto Einšteino bendrąją reliatyvumo teoriją masinio objekto gravitacija iškreipia aplink jį erdvę ir laiką.

Todėl kartais, kai žiūrime į tolimą galaktiką, už jos matome iškreiptus kitų galaktikų vaizdus. Ir jei viskas puikiai susidėlios, šviesa iš foninės galaktikos suksis aplink artimiausią galaktiką.

Šis šviesos iškraipymas vadinamas „gravitaciniu lęšiu“, o jo sukurti apskritimai vadinami „Einšteino kilpomis“.

Tyrinėdami, kaip iškreipia žiedai ar kiti lęšiniai vaizdai, astronomai gali sužinoti apie artimiausią galaktiką supančios tamsiosios medžiagos aureolės savybes.

Accion prieš WIMP

Ir būtent tai Amrothas ir jo komanda padarė savo naujame tyrime. Jie pažvelgė į kelias sistemas, kuriose fone aplink priekinio plano objektyvo galaktiką buvo matomos kelios to paties objekto kopijos, ypatingą dėmesį skiriant sistemai, vadinamai HS 0810+2554.

Naudodami išsamų modeliavimą, jie išsiaiškino, kaip vaizdai būtų iškraipyti, jei tamsioji medžiaga būtų sudaryta iš WIMP, palyginti su tuo, kaip būtų, jei tamsioji medžiaga būtų sudaryta iš ašių. WIMP modelis nelabai atrodė kaip tikras, tačiau axion modelis tiksliai atkartojo visas sistemos funkcijas.

Išvada rodo, kad aksionai yra labiau tikėtina tamsiosios medžiagos kandidatė, o jų gebėjimas paaiškinti lęšių anomalijas ir kitus astrofizinius stebėjimus erzina mokslininkus.

dalelės ir galaktikos

Naujasis tyrimas grindžiamas ankstesniais tyrimais, kurie taip pat parodė, kad aksios yra labiausiai tikėtina tamsiosios medžiagos forma.

Pavyzdžiui, vienas tyrimas pažvelgė į aksioninės tamsiosios medžiagos poveikį kosminiam mikrobangų fonui paskutinis Tamsiosios medžiagos elgsenos nykštukinėse galaktikose tyrimas.

Nors šis tyrimas nepabaigs mokslinės diskusijos apie tamsiosios materijos prigimtį, jis atveria naujas galimybes bandymams ir eksperimentams. Pavyzdžiui, būsimi gravitacinių lęšių stebėjimai galėtų būti naudojami aksonų banginiam pobūdžiui ištirti ir galbūt išmatuoti jų masę.

Geresnis tamsiosios medžiagos supratimas turės įtakos tam, ką žinome apie dalelių fiziką ir ankstyvąją visatą. Tai taip pat gali padėti mums geriau suprasti, kaip galaktikos formuojasi ir keičiasi laikui bėgant.

Rossana Ruggierikosmologijos mokslo bendradarbis, Kvinslando universitetas

Šis straipsnis buvo perspausdintas iš Pokalbis Pagal Creative Commons licenciją. Skaityti Originalus straipsnis.