Ny forskning tyder på, at eksplosive axionstjerner kan udpege, hvor og hvad mørkt stof er
Vi kunne være tættere på at forstå mysteriet bag, hvad mørkt stof er, efter ny forskning fra fysikere ved King's College London.
Først teoretiseret i 1977, er axioner en hypotetisk lysmassepartikel, der er blevet foreslået som en mulig konkurrent til mørkt stof på grund af den varme, de afgiver. Men på grund af omfanget af størrelser og masser, de muligvis kunne være, har deres endelige identifikation været vanskelig.
I en række artikler i Physical Review D , Liina Chung-Jukko, professorerne Malcolm Fairbairn, Eugene Lim, Dr. David Marsh og samarbejdspartnere har foreslået en ny tilgang til at lokalisere denne 'vidunderpartikel', der kunne forklare både mørk energi og mørkt stof.
Professor Malcolm Fairbairn forklarer, "Axioner er en af de primære kandidater til mørkt stof. Vi opdagede, at de har kapaciteten til at opvarme universet ligesom supernovaer og almindelige stjerner efter at være kommet sammen i tætte klumper. Bevæbnet med den viden ved vi med langt mere sikkerhed for, hvor vi kan pege vores instrumenter ud i marken for at finde dem."
Einsteins generelle relativitetsteori antyder, at omkring 85 % af materialet i universet er mørkt stof - en ukendt form for stof, vi ikke har været i stand til at observere eller undersøge. Gravitationseffekter, observeret i scenarier som dannelsen af galakser, giver ikke mening i Einsteins model, medmindre der er en stor mængde stof, som vi ikke kan se, og som ikke interagerer med lys eller elektromagnetiske felter.
Axions er en udfordrer til denne hypotetiske form for stof. Disse lavmassepartikler skal være til stede i meget stort antal for at forklare den manglende masse i galakser. Da disse aksioner skal eksistere i stort antal, skal de også pakkes tæt i specifikke områder, hvilket betyder, at de bliver underlagt kvantemekanikkens love.
Dette ville betyde, at individuelle aksioner ville begynde at handle i forening. Det ville betyde, at der kunne være store grupperinger af axion mørkt stof i centrum af galakser, ellers kendt som "axion stars."
Disse axionstjerner kan blive ustabile forbi en vis massetærskel og eksplodere i elektromagnetisk stråling og fotoner - lyspartikler, som vist mere detaljeret af Liina Chung-Jukko. Forskerne antyder, at disse eksplosioner har potentialet til at have opvarmet den intergalaktiske gas, der eksisterer mellem galakser i tiden, der adskiller big bang og dannelsen af de første stjerner, 50-500 millioner år efter universets begyndelse.
Dette ville ændre den måde, kosmisk baggrundsstråling (CMB) – den elektromagnetiske stråling, der fylder hele rummet – ville se ud i denne periode, som forskere i øjeblikket kan observere gennem radiobølger ved hjælp af en metode kaldet 21 cm måling.
Ved at lede efter signaler om, hvor axionstjerner eksploderede i det tidlige eller nuværende univers på denne måde, kan forskerne muligvis bruge disse metoder til at spore den hidtil uobserverede axion og opdage kilden til noget, hvis ikke alt, mørkt stof.
Malcolm Fairbairn sagde:"Kohærente axionstjerner, selv de, der er relativt kompakte, har potentialet til at bryde ud i en glorie af elektromagnetisme og lys. At kende den slags strukturer axion mørkt stof kan danne og dets indvirkning på omgivende intergalaktisk gas, kan bane nye måder til dets detektion.
"At være i stand til at finde aksionen vil sandsynligvis hjælpe os med at løse et af videnskabens største spørgsmål, over et århundrede undervejs, og hjælpe med at blotlægge historien om det tidlige univers."
Ved at beregne det samlede antal axionstjerner i universet og i forlængelse heraf deres latente eksplosive potentiale på intergalaktisk gas, har holdet også formodet størrelsen af signalaksionsstjernerne ville give ud i CMB. Dette ville gøre det muligt for 21 cm mål at kategorisere, hvad der stammer fra aksioner, og hvad der ikke stammer fra aksioner nøjagtigt, hvilket hjælper med søgningen.
Værket fra King's slutter sig til et voksende kor blandt det videnskabelige samfund, der søger efter aksionen som den primære udfordrer for mørkt stof, sagde David Marsh, "21 cm måling ses generelt som fremtiden for kosmologi, og den rolle, den spiller i søgen efter axion er en stor grund til det. Der er i øjeblikket en enorm spredning af axion-søgninger ved at blive bygget, inklusive projekter som Dark Matter Radio. Det er en meget, meget spændende tid at være astrofysiker
Flere oplysninger: Miguel Escudero et al., Axion star explosions:A new source for axion indirekte detektion, Physical Review D (2024). DOI:10.1103/PhysRevD.109.043018
Xiaolong Du et al, Soliton fusionshastigheder og forbedret axion mørkt stof henfald, Physical Review D (2024). DOI:10.1103/PhysRevD.109.043019
Journaloplysninger: Fysisk gennemgang D
Leveret af King's College London
Varme artikler
-
Astronomer foreslår en mobiltelefonsøgning efter galaktiske hurtige radioudbrudKunstnerindtryk af en Fast Radio Burst (FRB), der når Jorden. Farverne repræsenterer udbruddet, der ankommer til forskellige radiobølgelængder, med lange bølgelængder (rød), der ankommer flere sekunde -
Åben klynge Berkeley 27 undersøgt af forskereIdentifikationskort over Be 27 taget fra Digitzed Sky Survey (DSS). Kredit:Sariya et al., 2022. Ved hjælp af data fra ESAs Gaia-satellit har astronomer fra Taiwan og Indien inspiceret en galaktisk -
Astronomer undersøger lagkagestrukturen af brune dværge-atmosfæreObservationer af en nærliggende brun dværg tyder på, at den har en plettet atmosfære med spredte skyer og mystiske mørke pletter, der minder om Jupiters store røde plet, som vist i denne kunstners kon -
Rummet kan løse vores truende ressourcekrise – men selve rumindustrien skal være bæredygtigSkyd for skyerne, men gør det bæredygtigt. Kredit:SpaceX/EPA/AAP Image Australiens rumindustri er klar til at vokse til en multimilliard-dollarsektor, der kan give titusindvis af job og hjælpe med
- Satellitdata viser sværhedsgraden af tørkesomrene i 2018 og 2019
- Ny billeddannelsesmetode giver et levende indblik i, hvordan celler fungerer
- Præcis hvad sker der, hvis vi løber tør for vand?
- Ulemperne ved gelelektroforese
- UNESCO holder Great Barrier Reef væk fra farelisten
- Forskere opdager en unik strækbar leder