Temna snov je srhljiva snov, ki je astronomi desetletja niso uspeli odkriti, vendar vemo, da ima ogromen vpliv na običajno snov v vesolju, kot so zvezde in galaksije. Z ogromno gravitacijsko silo, ki jo izvaja na galaksije, jih zavrti, dodatno potiska vzdolž njihovih orbit ali jih celo raztrga.

Kot kozmično karnevalsko ogledalo tudi ukrivi svetlobo oddaljenih predmetov, da ustvari popačene ali več podob, proces, ki se imenuje gravitacijsko lečenje.

in nedavne raziskave nakazuje, da lahko ustvari še večjo dramo od tega, saj proizvaja zvezde, ki eksplodirajo.

Kljub vsemu opustošenju, ki ga povzroča galaksijam, ni veliko znanega o tem, ali lahko temna snov vpliva sama nase, razen prek gravitacije. Če doživi druge sile, morajo biti te zelo šibke, sicer bi bile izmerjene.

Možen kandidat za delec temne snovi, sestavljen iz hipotetičnega razreda masivnih delcev s šibko interakcijo (ali WIMPs), so intenzivno preučevali, zaenkrat brez opazovalnih dokazov.

V zadnjem času so postale v središču pozornosti druge vrste delcev, ki so prav tako šibko medsebojno delujoče, a izjemno lahke. Ti delci, imenovani aksioni, so bili prvi predlagan v poznih sedemdesetih letih do rešiti kvantni problem, lahko pa ustrezajo tudi temni snovi.

Za razliko od WIMP-jev, ki se ne morejo "zlepiti" skupaj in tvoriti majhne predmete, lahko aksioni to storijo. Ker so tako lahki, bi moralo ogromno število aksionov predstavljati vso temno snov, kar pomeni, da bi jih bilo treba strpati skupaj. Toda ker so vrsta subatomskih delcev, znanih kot a bozon, jih ne moti.

Pravzaprav izračuni kažejo, da bi se lahko aksioni zapakirali tako tesno, da se začnejo obnašati nenavadno – skupaj delujejo kot val – v skladu s pravili kvantne mehanike, teorije, ki vlada mikrosvetu atomov in delcev. To stanje se imenuje a Bose-Einsteinov kondenzat, in lahko nepričakovano, omogočajo aksionom, da tvorijo "zvezde" svojih.

To bi se zgodilo, ko se val premika sam od sebe in tvori tisto, kar fiziki imenujejo "soliton", ki je lokalizirana kepa energije, ki se lahko premika, ne da bi bila popačena ali razpršena. To je na Zemlji pogosto vidno v vrtincih in vrtincih ali mehurčastih obročih, ki delfini uživajo pod vodo.

O Nova študija zagotavlja izračune, ki kažejo, da bi se takšni solitoni na koncu povečali in postali zvezda, po velikosti podobna ali večja od običajne zvezde. Toda na koncu postanejo nestabilni in eksplodirajo.

Energija, ki se sprosti pri eni taki eksploziji (imenovani "bosenova"), bi se lahko kosala z energijo supernove (eksplozivne normalne zvezde). Glede na to, da temna snov daleč prevlada nad vidno snovjo v vesolju, bi to zagotovo pustilo znak v naših opazovanjih neba. Takšnih brazgotin še nismo odkrili, vendar nam nova študija daje nekaj iskati.

Opazovalni test

O raziskovalci, ki stojijo za študijo recimo, da bi okoliški plin, sestavljen iz običajne snovi, absorbiral to dodatno energijo iz eksplozije in jo nekaj oddal nazaj. Ker je večina tega plina sestavljenega iz vodika, vemo, da bi morala biti ta svetloba v radijskih frekvencah.

Vznemirljivo, prihodnja opažanja z Niz kvadratnih kilometrov radijski teleskop ga bo morda lahko ujel.

Torej, čeprav je ognjemet eksplozij temnih zvezd morda skrit pred našim pogledom, bomo morda lahko našli njihove posledice v vidni snovi. Kar je super pri tem je, da bi nam tako odkritje pomagalo ugotoviti, iz česa je temna snov dejansko sestavljena – v tem primeru najverjetneje iz aksionov.

Kaj pa, če opazovanja ne zaznajo napovedanega signala? To verjetno ne bo povsem izključilo te teorije, saj so še vedno možni drugi "aksionom podobni" delci. Neuspešno zaznavanje pa lahko pomeni, da so mase teh delcev zelo različne ali da se ne povezujejo s sevanjem tako močno, kot smo mislili.

Pravzaprav se je to že zgodilo. Prvotno je bilo mišljeno, da se bodo aksioni povezali tako močno, da bodo lahko ohladi plin v zvezdah. Ker pa so modeli ohlajanja zvezd pokazali, da so zvezde v redu brez tega mehanizma, je morala biti moč sklopitve aksionov nižja, kot je bilo prvotno domnevano.

Seveda ni nobenega zagotovila, da je temna snov sestavljena iz aksionov. WIMP-ji so še vedno tekmovalci v tej tekmi in obstajajo tudi drugi.

Mimogrede, nekatere študije kažejo, da je WIMP podobna temna snov lahko tvori tudi "temne zvezde". V tem primeru bi bile zvezde še vedno normalne (iz vodika in helija), temna snov pa bi jih samo napajala.

Te temne zvezde, ki jih poganja WIMP, naj bi bile supermasivne in bodo v zgodnjem vesolju živele le kratek čas. Vendar bi jih lahko opazoval vesoljski teleskop James Webb. Nedavna študija je trdila tri taka odkritja, čeprav žirija še vedno ne ve, ali je res tako.

Kljub temu navdušenje nad aksioni narašča in obstaja veliko načrtov za njihovo odkrivanje. Pričakujejo se na primer aksioni pretvoriti v fotone ko gredo skozi magnetno polje, zato opazovanje fotonov z določeno energijo cilja na zvezde z magnetnimi polji, kot so nevtronske zvezde ali celo sonce.

Na teoretični fronti obstajajo prizadevanja za izboljšanje napovedi o tem, kako bi izgledalo vesolje z različnimi vrstami temne snovi. Na primer, aksione je mogoče razlikovati od WIMP-jev mimogrede ukrivijo svetlobo skozi gravitacijske leče.

Z boljšimi opazovanji in teorijo upamo, da bo skrivnost temne snovi kmalu odklenjena.

Ta članek je ponovno objavljen Pogovor pod licenco Creative Commons. Preberi Originalni članek.

Kreditno slike: ESA/Webb, NASA & CSA, A. Martel

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Opolnomočite se. Dostopite tukaj.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• PlatoESG. Ogljik, CleanTech, Energija, Okolje, sončna energija, Ravnanje z odpadki. Dostopite tukaj.
• PlatoHealth. Obveščanje o biotehnologiji in kliničnih preskušanjih. Dostopite tukaj.
• vir: https://singularityhub.com/2024/03/25/dark-stars-dark-matter-may-form-exploding-stars-finding-them-could-help-reveal-what-its-made-of/