_ Materia întunecată văzută prin pădure: Studiul examinează distribuția materiei și susține influența necunoscută sau particule noi

Vârfurile dense din graficul de distribuție a lungimii de undă observate într-o pădure Lyman-Alpha seamănă într-adevăr cu mulți copaci mici. Fiecare dintre aceste vârfuri reprezintă o scădere bruscă a „luminii” la o lungime de undă specifică și îngustă, cartografiind în mod eficient materia pe care lumina a întâlnit-o în călătoria ei către noi.

Este oarecum ca marionetele cu umbre, în care ghicim că personaj plasat între lumină și ecran pe baza siluetei sale. „Umbra” moleculelor de hidrogen, suspendate la distanțe mari între noi și lumina proiectată de sursele luminoase intense și mai departe, este bine recunoscută de astrofizicieni.

Imaginile folosite se numesc spectrograme. Sunt descompuneri de radiații, pe care pentru simplitate o vom numi lumină, dar care include și frecvențe pe care ochii noștri nu le pot vedea, în benzile de lungimi de undă care o compun.

„Este ca un fel de curcubeu cu granulație foarte fină. ”, explică Simeon Bird, un fizician la UC Riverside și unul dintre autorii studiului.

Vedem un curcubeu când lumina soarelui trece printr-o prismă (sau o picătură de apă) și este împărțită în „ingredientele” sale. lungimile de undă amestecate apar ca lumină albă.

În spectrogramele luminii provenite din surse cosmice precum quasarii, se întâmplă același lucru, doar că aproape întotdeauna lipsesc unele frecvențe, vizibile ca benzi negre unde lumina este absentă. , de parcă ceva ar fi aruncat o umbră. Aceștia sunt atomii și moleculele pe care lumina le-a întâlnit pe parcurs.

Deoarece fiecare tip de atom are un mod specific de absorbție a luminii, lăsând un fel de semnătură în spectrogramă, este posibil să le urmăm prezența, în special cea a hidrogenului, cel mai abundent element din univers.

„Hidrogenul este util pentru că este ca un trasor al materiei întunecate”, explică Bird. Materia întunecată este una dintre marile provocări ale studiilor actuale ale universului: încă nu știm ce este și nu am văzut-o niciodată, dar suntem siguri că există în mare abundență – mai mare decât cea a materiei normale.

Bird și colegii săi au folosit hidrogen pentru a-l urmări indirect. „Este ca și cum ați lipi colorantul într-un curent de apă: colorantul va urma acolo unde merge apa. Materia întunecată gravitează, astfel încât să aibă un potențial gravitațional. Hidrogenul gazos cade în el și îl folosiți ca un trasor al materiei întunecate. Unde este mai dens, există mai multă materie întunecată. Te poți gândi la hidrogen ca la vopsea, iar la materia întunecată ca la apă.”

Munca lui Bird și a colegilor săi face mai mult decât doar monitorizează materia întunecată. În studiile actuale ale cosmosului, există așa-numitele „tensiuni” sau discrepanțe între observații și predicții teoretice.

Este ca și cum ai deschide o cutie de roșii decojite și ai găsi bile de sticlă în interior: pe baza presupunerilor tale. despre cum funcționează lumea, te-ai aștepta la un lucru, dar, în mod surprinzător, faptele te contrazic. Bunul tău simț este echivalent cu modelele teoretice ale fizicii: ele te conduc la predicții despre conținut, dar apoi te uiți în cutie și ești uluit.

Două lucruri s-ar fi putut întâmpla: ai probleme cu vederea și acestea sunt într-adevăr roșii, sau baza ta de cunoștințe este greșită (poate că te afli într-o țară străină și ai citit greșit eticheta de pe cutie).

Ceva similar se întâmplă în studiile fizicii universului. „Una dintre tensiunile actuale este cantitatea de galaxii la scară mică și la deplasări mici spre roșu”, explică Bird. Universul cu deplasare spre roșu scăzută este cel relativ apropiat de noi.

„Ipotezele actuale pentru a explica discrepanța dintre observații și așteptări sunt două: că există o particulă nemaivăzută până acum despre care nu știm nimic sau că ceva ciudat se întâmplă cu găurile negre supermasive din interiorul galaxiilor. Găurile negre împiedică creșterea galaxiilor într-un fel și, la fel, ne încurcă calculele structurii.”

Lucrările lui Bird și a colegilor săi au confirmat validitatea tensiunii (deci, într-adevăr, sunt bilele). si nu rosii). De asemenea, a făcut ceva mai mult.

„Semnificația acestei detectări este încă destul de mică, deci nu este încă complet convingătoare. Dar dacă acest lucru se menține în seturile de date ulterioare, atunci este mult mai probabil să fie o nouă particulă sau un nou tip de fizică, mai degrabă decât găurile negre care ne încurcă calculele”, conchide Bird.

Descoperirile sunt publicate în Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.

(Fluierul)