Fiziki si že dolgo prizadevajo, da bi odklenili temno snov in dobili dejanski pogled na skrivnostno snov, ki sestavlja četrtino vesolja. Ena ideja, kaj se skriva pod plaščem nevidnosti? Veliko drobnih, mehkih delcev, ki se obnašajo kot en velikanski delček.
Toda najnovejši lov na tako mehke, ultralahke delce, objavljen 28. februarja v reviji Cosmology and Astroparticle Physics, se je pojavil praznih rok.
Rezultati kažejo, da če je temna snov res narejena iz teh miniskularnih delcev, je tako izmučena, kot kaže njeno ime, in komaj poseže z navadno snovjo.
Srce teme
Temna snov je ena izmed najbolj ohranjenih skrivnosti vesolja. Stvari ne vplivajo na svetlobo, vendar na druge snovi gravitacijsko potegnejo. Čeprav predstavlja približno četrtino mase in energije v vesolju, znanstveniki ne morejo najti tega niti ugotoviti, iz česa je sestavljen.
Številni znanstveniki domnevajo, da bi lahko temno snov sestavljali šibki medsebojno masivni delci, WIMP. Toda teorije WIMP izhajajo na več načinov. Na primer, ti delci bi morali povzročiti majhne strukture v spletu galaksij, ki jih astronomi niso videli. Zato namesto tega nekateri znanstveniki iščejo drugo temno materijo - ultralahke delce.
Čeprav obstaja veliko idej, kakšna bi lahko bila temna snov, nobena od njih nima veliko podpornih dokazov, je dejal Sergej Troitsky, soavtor prispevka in raziskovalec na Inštitutu za jedrske raziskave Ruske akademije znanosti. "Torej je treba razmisliti, preučiti in izključiti vse možnosti ena za drugo."
Nekatere teorije ultralahke svetlobe, znane tudi kot mehka temna snov, predlagajo delček, ki je približno 10 ^ 28 krat lažji od elektrona. Ta "mehka" temna snov je tako imenovana, ker njena majhna masa pomeni, da deluje bolj kot zamazan delček z zamegljenimi meje kot val. Nove raziskave so preizkusile način iskanja teh vrst delcev v svetlobi iz aktivnih galaksij.
Ker temna snov sestavlja tako velik del vesolja, če je sestavljena iz ultralahkih delcev, jih mora biti veliko. Pravzaprav toliko ljudi, da bi obstajali v edinstvenem stanju, kot je polje ali Bose-Einsteinov kondenzat - stanje, v katerem se delci, pogosto pri zelo hladnih temperaturah, združijo in delujejo kohezivno kot eno. Medtem ko posamezni delci temne snovi ne delujejo na svetlobo - zato so se znanstveniki borili, da bi jih našli - na velikih lestvicah, bi polje opazno vplivalo na polarizacijo ali orientacijo svetlobe, ko vijuga po prostoru. Do tega bi prišlo, ko gostota polja redno niha in bi dejansko spremenila način, kako svetloba potuje skozi regijo.
Teorija nakazuje, da je mogoče ta učinek opaziti v območju temne snovi, vsaj 325 svetlobnih let. Hitrost nihanja polja je neposredno odvisna od mase ultralahkih delcev temne snovi, zato so znanstveniki s tem učinkom upali, da bodo lahko izmerili maso temne snovi.
Da bi iskali spremembe v polarizaciji svetlobe zaradi polj ultralahke temne snovi, so znanstveniki pogledali arhivske podatke iz zelo dolge osnovne črte, radioteleskopa, sestavljenega iz 10 (82 čevljev) (25 metrov) teleskopov, ki so upravljali iz Socorra, New Mehika. Osredotočili so se na svetlobo iz src 30 galaksij, ki izstrelijo ogromne količine snovi v curkih, ki lahko raztezajo na stotine svetlobnih let čez. Svetloba iz teh galaksij je zelo polarizirana in je bila dobro raziskana, zato so bili že na voljo dolgoročni arhivski podatki o njih.
"Pogosto uporabljamo astrofizične podatke iz objavljenih člankov ali javno dostopnih zbirk podatkov, da omejujejo lastnosti elementarnih delcev," je Troitsky povedal Live Science. "Toda tokrat smo stopili v stik s kolegi radio astronomi in kopali po lastnih podatkih ter skrbno izbirali opazovalne serije samo za našo nalogo."
Ob analizi dveh desetletij so znanstveniki ugotovili veliko nihanj, ne pa vrst, ki so jih iskali. Aktivna galaktična jedra pogosto pulzirajo brez redne frekvence. Toda nihanja iz ultralahke temne snovi bi se pojavila z enako dolžino časa med nihanji.
Navsezadnje znanstveniki niso opazili nobenih znakov ultralahke temne snovi, vsaj pri vrstah mas, ki bi lahko razložile pomanjkanje majhnih struktur, ki jih najdemo v spletu galaksij. Vendar to ne pomeni, da absolutno ne obstajajo.
"Ni zagotovila, da ima delec temne snovi kaj "Troitsky je dejal, da bi takšen delček z neko maso in nobeno drugo interakcijo zelo težko odkril, čeprav je to res ena najpreprostejših možnosti za razlago temne snovi."
Čeprav bi nove raziskave običajne ultralahke temne snovi malo verjetno, raziskovalci tega niso pripravljeni izključiti.
"Edino, kar zagotovo vemo o temni snovi, je ta, da leži zunaj znane fizike delcev," je dejal Rennan Barkana, astronom z univerze v Tel Avivu v Izraelu, ki ni bil vključen v študijo. "Torej, dokler ne bomo dobili prepričljivih opazovalnih dokazov o naravi temne snovi, bi morali biti previdni pri ugibanjih in ugibanjih ... in imeti odprto misel."
