החלקיקים ההיפותטיים החדשים יוכלו אולי להסביר את התצפיות שבוצעו על ידי ספקטוגרף המקור הקוסמי שבטלסקופ החלל האבל
לפי מחקר חדש שהתפרסם ב-Physical Review Letters, ייתכן שהחומר האפל מורכב מפוטונים אפלים זעירי משקל שאולי נטלו חלק בחימום היקום. ההשערה הזאת, לדברי החוקרים, מתאימה היטב לתצפיות של ספקטוגרף המקור הקוסמי שבטלסקופ החלל האבל, שצופה ברשת הסבוכה והמפוזרת של "חוטים" המכונה "הרשת הקוסמית" שקיימת בין גלקסיות.
מהנתונים שאסף הספקטוגרף עולה שהחוטים הקוסמיים הבין גלקטיים חמים יותר מהניבויים שמקורם בהדמיות הידרודינמיות של המודל הסטנדרטי של יצירת מבנים.
"היות שפוטונים אפלים יוכלו לעבור המרה לפוטונים עם תדר נמוך ולחמם את המבנים הקוסמיים", מסבירים המדענים, "הם יוכלו להסביר היטב את המידע מניסויים".
את המחקר ערכו חוקרים מ-SISSA בשיתוף פעולה עם חוקרים באוניברסיטאות תל אביב, נוטינגהם וניו יורק.
"פוטונים אפלים הם מועמדים טובים לחומר אפל".
"פוטונים אפלים הם חלקיקים היפותטיים חדשים שהם נושאי הכוח של כוח חדש במגזר האפל, במידה רבה כפי שהפוטון הוא נושא הכוח של האלקטרומגנטיות", מסבירים המחברים ג'יימס ס. בולטון (האוניברסיטה של נוטינגהם), אנדראה קפוטו (CERN ואוניברסיטת תל אביב), הונגוואן ליו (האוניברסיטה של ניו יורק) ומטאו וייל (SISSA). "אבל שלא כמו הפוטון, יכולה להיות להם מסה. הפוטון האפל זעיר המשקל - שהמסה שלו קטנה בעשרים סדרי גודל ממסת האלקטרון - הוא מועמד טוב במיוחד לחומר האפל.
פוטונים אפלים ופוטונים רגילים גם צפויים להתערבב כמו הסוגים השונים של ניטרינו, ולאפשר לחומר אפל המורכב מפוטונים אפלים זעירי משקל לעבור המרה לפוטונים עם תדר נמוך. הפוטונים האלה יחממו את הרשת הקוסמית, אבל שלא כמו מנגנוני חימום אחרים המבוססים על תהליכים אסטרו-פיזיקליים, כגון היווצרות כוכבים ורוחות גלקטיות, תהליך החימום הזה הוא יותר מפוזר ויעיל גם באזורים שאינם מאוד צפופים.
המרכיב החסר
מטאו וייל מסביר: "בדרך כלל השתמשו בחוטים קוסמיים כדי לחקור תכונות בקנה מידה קטן של החומר האפל, ואילו במקרה הזה השתמשנו לראשונה בנתוני התווך הבין גלקטי בהיסט לאדום נמוך בתור קלורימטר, כדי לבדוק האם כל תהליכי החימום שאנו מודעים להם מספיקים כדי לשחזר את הנתונים. מצאנו שזה לא כך: חסר שם משהו, שאנו ממדלים כתרומה המופקת על ידי הפוטון האפל".
במחקר זיהו את המסה ואת ההתערבבות של הפוטון האפל עם פוטון המודל הסטנדרטי שנחוצים כדי ליישב את אי ההתאמה בין תצפיות והדמיות. הפעילות הזאת יכולה להניע מחקרים תאורטיים ותצפיתיים נוספים כדי לחקור את האפשרות המלהיבה שהפוטון האפל יוצר את החומר האפל.
עוד בנושא באתר הידען: