Iz česa je sestavljena temna snov? To je eno najbolj zapletenih vprašanj sodobne astronomije. Vemo, da je tam temna snov, saj lahko vidimo njen očiten gravitacijski vpliv na vse, od galaksij do evolucije celotnega vesolja, vendar ne vemo, kaj je. Najbolje ugibamo, da gre za neke čudne nove delce, ki se ne želijo pogovarjati z normalno materijo zelo pogosto (sicer bi to že videli do zdaj). Ena možnost je, da gre za eksotično hipotetično vrsto delcev, znano kot aksion, in ekipa astronomov ne uporablja nič drugega kot črne luknje, da bi poskušala vpogledati v ta čudni novi kozmični dejavnik.
Agenda o osi
Iskreno bom do vas, ne vemo, če obstajajo osi. Izumljeni so bili za razlago zagona v fiziki visoke energije. V naravi obstaja določena simetrija, kjer, če vzamete naključno interakcijo, ki vključuje veliko subatomskih delcev in izklopite električni naboj vsakega za nasproten znak, in zaženete postopek v ogledalu, dobite popolnoma enak rezultat. To je znano kot simetrija naboja in parnosti, na kratko ali CP-simetrija.
Ta simetrija je povsod v naravi, razen kadar je ni tako, kot v primeru šibke jedrske sile, ki lahko simetrijo krši, kadar koli se počuti tako.
Glavno vprašanje je, da naj bi močna jedrska sila to kršila tudi po vseh pravicah. V matematiki obstajajo izrazi, ki zelo očitno kršijo simetrijo CP, vendar pa v nobenem od naših poskusov ne vidimo nobenih znakov, da bi se simetrija zlomila z močno jedrsko silo. Torej mora nekaj storiti, da se ta simetrija ponovno vzpostavi, ko bi jo bilo treba porušiti.
Odgovor - ali vsaj en potencialni odgovor - je nova vrsta delcev, imenovana aksion. Aksija ponovno vzpostavi določeno ravnovesje v sili (da, vem, da tukaj omenjamo zvezde o vojnih zvezdah), tako da je simetrija CP ohranjena in vsakdo lahko živi v svojem vsakdanjem življenju. Do sedaj eksperimenti niso neposredno razkrili obstoja aksione in obstaja vrsta možnih mas in lastnosti, ki bi jih lahko imel.
Znotraj tega razpona možnih dovoljenih mas in lastnosti osi se zgodi nekaj izjemnega. Če želimo vesolje napolniti s temno snovjo, mora imeti temna snov določene lastnosti. Ne more pogosto komunicirati z normalno snovjo in tudi zelo pogosto ne more komunicirati sam s seboj. Prav tako ga je treba veliko, poleg tega pa mora biti zelo stabilen in dolgoživ. Izkazalo se je, da nekatere vrste možnih lastnosti aksiona omogočajo, da je ta hipotetični delček kandidat za temno snov.
Temni osi
Če pustimo, da je aksija temna snov, lahko na splošno razložimo vsa običajna opažanja temne snovi. Lahko razloži krivulje vrtenja znotraj galaksij. Lahko razloži premike galaksij znotraj galaksijskih grozdov. V zgodnjem vesolju ga je mogoče izdelati v zadostni količini, da ustreza opazovanjem kozmičnega mikrovalovnega ozadja. In tako naprej.
Še več, osi v jedrih galaksij se lahko zlepijo dovolj tesno, da tvorijo eno samo masivno kroglico, ki bi sprva rdeče izgledala kot supermasivna črna luknja. Bila bi majhna, ne bi sodelovala s svetlobo in bila bi neverjetno množična. Medtem ko so nam nedavna opazovanja s teleskopa Event Horizon dala dobesedno sliko velikanske črne luknje v drugi galaksiji, to ne pomeni nujno, da ta aksionska jedra še vedno skrivajo v globinah galaksij po vesolju. In s temi možnimi aksionskimi jedri bomo lahko dobili svoje lastnosti.
Črne luknje so ključ
Poleg teleskopa Event Horizon nimamo neposrednih opazovanj supermasivnih črnih lukenj. Opazimo lahko le material, ki se vrti okoli njih. Iz lastnosti tega materiala lahko ocenimo velikost in maso črnih lukenj. S temi tehnikami smo v desetletjih odkrili zelo nenavaden odnos: bolj masivne galaksije v svojih središčih gostijo bolj masivne črne luknje. Ta odnos je pravzaprav razmeroma tesen in govori nam, da so se črne luknje nekako razvijale s svojimi gostiteljskimi galaksijami.
Toda kot sem rekel, ne moremo neposredno opazovati črnih lukenj. Torej morda sploh niso črne luknje. Lahko so jedra aksonije, ki se skrivajo v središčih teh galaksij. V tem primeru ne gre za to, da so se črne luknje sorazmerno razvijale z njihovimi gostiteljskimi galaksijami, ampak so se aksonska jedra sočasno razvijala z njihovimi gostiteljskimi galaksijami. Večja kot je galaksija, več temne snovi, ki jo lahko sprejme, in večje jedro osi v sredini.
To pomeni, da lahko uporabimo razmerje med osrednjim temnim objektom (ne glede na to, ali gre za črno luknjo ali osno os) in galaksijo, da omejimo lastnosti osi. To deluje, ker če se začnete igrati z maso delcev aksona, potem to vpliva na to, kako enostavno se lahko zlijete in oblikujete jedro, kar bo spremenilo odnos do gostiteljske galaksije.
Skupina astronomov je pred kratkim zaposlila razmerje med črnimi luknjami in galaksijami, da bi storila natanko to, in lahko postavili nekaj zgornjih meja na maso delcev aksona, kar bo pomagalo pri vodenju prihodnjih poskusov in neposrednih iskanj. Ali je aksonija odgovorna za temno snov v vesolju? Upamo, da bomo nekoč lahko osvetlili situacijo.
Preberite več: "Aksionsko jedro - halo masa in razmerje med maso črne luknje in halo: omejitve na nekaj lestvicah parseka"
