Lysglimt på det mørke stof

Et net, der passerer gennem uendelige intergalaktiske rum, en tæt kosmisk skov oplyst af meget fjerne lys og en enorm gåde at løse. Disse er de maleriske ingredienser i en videnskabelig forskning - udført af et internationalt team sammensat af forskere fra International School for Adavnced Studies (SISSA) og Abdus Salam International Center for Theoretical Physics (ICTP) i Trieste, instituttet for astronomi i Cambridge og University of Washington - der tilføjer et vigtigt element for at forstå en af ​​de grundlæggende komponenter i vores univers:det mørke stof.

For at undersøge dets egenskaber, forskere analyserede interaktionen mellem det "kosmiske web" - et netværk af filamenter, der består af gas og mørkt stof, der er til stede i hele universet - med lyset fra meget fjerne kvasarer og galakser. Fotoner, der interagerer med brintet i de kosmiske filamenter, skaber mange absorptionslinjer defineret "Lyman-alpha forest". Denne mikroskopiske interaktion lykkes med at afsløre flere vigtige egenskaber ved det mørke stof på kosmologiske afstande. Resultaterne understøtter yderligere teorien om Cold Dark Matter, som er sammensat af partikler, der bevæger sig meget langsomt. I øvrigt, for første gang, de fremhæver uforeneligheden med en anden model, dvs. det Fuzzy Dark Matter, for hvilke partikler af mørkt stof har større hastigheder.

Forskningen blev udført gennem simuleringer udført på internationale parallelle supercomputere og er for nylig blevet offentliggjort i Fysisk gennemgangsbreve .

Selvom det udgør en vigtig del af vores kosmos, det mørke stof er ikke direkte observerbart, den udsender ikke elektromagnetisk stråling, og den er kun synlig gennem tyngdekraftseffekter. Udover, dens natur forbliver et dybt mysterium. Teorierne, der forsøger at udforske dette aspekt, er forskellige. I denne forskning, forskere undersøgte to af dem:det såkaldte Cold Dark Matter, betragtes som et paradigme for moderne kosmologi, og en alternativ model kaldet Fuzzy Dark Matter (FDM), hvor det mørke stof anses for sammensat af ultralette bosoner forsynet med et ikke-ubetydeligt tryk ved små skalaer. For at udføre deres undersøgelser, forskere undersøgte det kosmiske net ved at analysere den såkaldte Lyman-alfa-skov. Lyman-alpha-skoven består af en række absorptionslinjer produceret af lyset, der kommer fra meget fjerne og ekstremt lysende kilder, der passerer gennem det intergalaktiske rum undervejs mod jordens teleskoper. Fotons atomare interaktion med brintet til stede i de kosmiske filamenter bruges til at studere kosmos og det mørke stofs egenskaber på enorme afstande.

Gennem simuleringer udført med supercomputere, forskere gengav lysets interaktion med det kosmiske web. Således var de i stand til at udlede nogle af egenskaberne ved de partikler, der sammensætter det mørke stof. Mere i særdeleshed, beviser viste for første gang, at partiklernes masse, som angiveligt komponerer det mørke stof efter FDM-modellen, er ikke i overensstemmelse med Lyman-alpha-skoven observeret af Keck-teleskopet (Hawaii, USA) og Very Large Telescope (European Southern Observatory, Chile). I bund og grund, undersøgelsen ser ikke ud til at bekræfte teorien om Fuzzy Dark Matter. Dataene, i stedet, understøtte scenariet, der forestiller sig modellen af ​​Cold Cold Matter.

De opnåede resultater - siger videnskabsmænd - er vigtige, da de gør det muligt at bygge nye teoretiske modeller til at beskrive det mørke stof og nye hypoteser om kosmos egenskaber. I øvrigt, disse resultater kan give nyttige indikationer for realisering af eksperimenter i laboratorier og kan guide observationsindsats med det formål at gøre fremskridt med dette fascinerende videnskabelige tema.