Nors ir kontroversiška, tačiau net menkiausia šios paslaptingosios materijos ir įprastesnės materijos sąveikos galimybė galėtų suteikti esminius duomenis, padėsiančius paaiškinti trūkstamą Visatos ketvirtį.
Tamsioji materija, ar bent jau jos dalis, gali turėti itin silpną elektrinį krūvį, prilygstantį vienai milijonajai elektrono krūvio daliai. Tai rodo „Experiment to Detect the Global Epoch of Reionisation Signature“ (EDGES) duomenys.
Astronomai iš Harvard-Smithsonian astrofizikos centro Masačusetse vėl sėdo prie tamsiosios materijos teorijos juodraščio, kai anksčiau šiais metais buvo publikuoti EDGES projekto duomenys.
©CfA/M. Weiss
„Tamsiosios materijos prigimtis – viena iš didžiausių mokslo mįslių ir jos įminimui turime naudoti visus prieinamus duomenis“, – sako fizikos teoretikas Avi Loeb iš Astrofizikos centro.
Tamsioji materija – vienas iš skaudžiausių kliuvinių dabartinės astronomijos kelyje. Ji sudaro ~23 % visos Visatos, o jei kalbėsime tik apie materiją, tai visus 80 %. Bet, kaip nesunku nuspėti iš pavadinimo, tikrąją jos prigimtį galinčiomis padėti atskleisti užuominomis ji nežaižaruoja. Žinome, kad ji egzistuoja, nes matome, kad galaktikoms į šonus neleidžia išsilakstyti ne tik įprastinė, išmatuojama, materija.
Tad, lig šiol nežinojome praktiškai nieko. XENON1T eksperimentu tikimasi rasti silpnai sąveikaujančias daleles, bet kol kas tepavyko apriboti galimą tamsiosios materijos dalelių masę.
Nelabai yra priežasčių manyti, kad tamsioji materija pasireiškia kokia nors kita sąveika, nei gravitacine. Kai kurie fizikai išsakė spekuliacijas, kad tamsioji materija potencialiai gali pasireikšti ir per kitas sąveikas, tačiau tai remiantys įrodymai netvirti.
Tad įdomūs EDGES eksperimento duomenys gali suteikti bent dalį trūkstamų įrodymų. EDGES santrumpoje minima rejonizacijos epocha apima maždaug 200 milijonų pirmųjų Visatos metų nuo Didžiojo Sprogimo. Besiplečiančiai erdvei vėstant, vandenilio atomai dar tik tik susiformavo iš elektringų dalelių sriubos ir juos užliejo pirmųjų žvaigždžių šviesa.
Šis ultravioletinis spinduliavimas išplėšė iš vandenilio elektronus, vėl jį jonizuodamas ir taip atomai galėjo sugerti šiek tiek nuo Visatos pradžios sklindančio foninio spinduliavimo. EDGES sukūrė dangaus radijo bangų spinduliavimo profilį, kuriuo galima aprašyti spinduliavimą sugeriančio vandenilio elgesį šiuo, itin svarbiu, kosmoso istorijos periodu.
Nors duomenys dar visai švieži ir astronomų bendruomenė juos dar turės kritiškai įvertinti, ankstyvuosiuose pranešimuose pastebima, kad vandenilio temperatūra yra dvigubai mažesnė, nei numatė modeliai.
„Jeigu EDGES aptiko, kad tuo periodu dujos vėsesnes, nei tikėtasi, kaip tai būtų galima paaiškinti? – klausia tyrimo vadovas, kosmologas Julian Munoz iš Harvardo universiteto. – Viena galimybė – vandenilį atvėsino tamsioji materija.“
Atskirti nuo savųjų elektronų ir vis dar neblaškomi kitų astronominių orų, šie jonizuoti vandenilio debesys vis dar pakankamai lėti, kad pajustų net mažiausių krūvų stumtelėjimą.
Milijoną kartų silpnesnis už elektrono, šis, nedidelės dalies tamsiosios materijos sukeliamas elektromagnetinis niukinimas dabar būtų visiškai nepastebimas, bet lėtai judančio vandenilio atvėsinimui jo pakako.
Jei tai primena šiaudo griebimąsi, tai todėl, kad esame maždaug tokioje šios gluminančios paslapties stadijoje.
Loebas ir Munozas tvirtinta, kad jų modelis nesiremia EDGES rezultatais, bet tiesiog siūlo unikalų požiūrį į eksperimento pateiktus netikėtus skaičius.
„Savo tyrimu galime išdėstyti visą fundamentaliąją fiziką, kad ir kokia būtų EDGES rezultatų interpretacija“, – sako Loebas.
Būsimi šios epochos tyrimai šią idėją arba atmes arba labiau išvystys potencialią šviesiąją tamsiosios materijos pusę.
Šis tyrimas publikuotas „Nature“.
