Podle nové studie může být temná hmota tvořena temnými fotony

Podle nové studie publikované v Physical Review Letters je možné, že temná hmota je složena z ultralehkých temných fotonů, které mohly hrát roli při zahřívání vesmíru. Tato hypotéza je podle výzkumníků ve skvělé shodě s pozorováními ze spektrografu Cosmic Origin Spectrograph (COS) na palubě Hubbleova vesmírného dalekohledu HST, který pozoruje spletitou a difúzní síť vláken známých jako „kosmická síť“, která existuje mezi galaxiemi.

Data shromážděná pomocí spektrografu COS naznačují, že kosmická mezigalaktická vlákna jsou žhavější než předpovědi z hydrodynamických simulací standardního modelu struktury vesmíru. „Vzhledem k tomu, že temné fotony by byly schopny se přeměnit na nízkofrekvenční fotony a zahřát kosmické struktury,“ vysvětlují vědci, „mohly by dobře vysvětlit experimentální informace.“ Studii provedli výzkumníci SISSA (Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati) ve spolupráci s výzkumníky z univerzit v Tel Avivu, Nottinghamu a New Yorku.

Temné fotony jsou dobrým kandidátem na temnou hmotu

„Temné fotony jsou hypotetické nové částice, které jsou nositeli nové síly v temném sektoru, podobně jako je foton nositelem síly pro elektromagnetismus,“ vysvětlují autoři James S. Bolton (University of Nottingham), Andrea Caputo (CERN a Tel Aviv University), Hongwan Liu (New York University) a Matteo Viel (SISSA). „Na rozdíl od fotonu však mohou mít hmotnost. Zejména ultralehký tmavý foton – s hmotností o dvacet řádů menší než má elektron – je dobrým kandidátem na temnou hmotu.“

Očekává se, že se temné fotony a běžné fotony budou míchat podobně jako různé typy neutrin, což umožní ultralehkou fotonovou temnou hmotu přeměnit na nízkofrekvenční fotony. Tyto fotony zahřejí kosmickou síť, ale na rozdíl od jiných zahřívacích mechanismů založených na astrofyzikálních procesech, jako je tvorba hvězd a galaktické větry, je tento proces zahřívání difúznější a efektivnější i v oblastech, které nejsou příliš husté.

Chybějící prvek

Matteo Viel vysvětluje: „Kosmická vlákna se obvykle používají ke zkoumání vlastností temné hmoty v malém měřítku, zatímco v tomto případě jsme poprvé použili data mezigalaktického média s nízkým červeným posuvem jako kalorimetr, abychom zkontrolovali, zda všechny procesy zahřívání stačí k reprodukci dat. Zjistili jsme, že tomu tak není: něco chybí, co modelujeme jako příspěvek produkovaný temným fotonem.“

Práce identifikovala hmotnost a smíchání tmavého fotonu s fotonem Standardního modelu, které je nutné k vyrovnání rozporu mezi pozorováním a simulací; toto úsilí by mohlo vést k dalším teoretickým a pozorovacím výzkumům s cílem prozkoumat vzrušující možnost, že by temný foton mohl tvořit temnou hmotu.

Zdroj: https://scitechdaily.com/new-study-suggests-dark-matter-may-be-made-of-dark-photons/

autor: František Martinek