Bộ ba nhà thiên văn học có trụ sở tại Hoa Kỳ đã gợi ý rằng sự dư thừa ánh sáng bất ngờ từ bên ngoài Dải Ngân hà có thể là bằng chứng về sự phân rã của các hạt vật chất tối. Rút ra từ các quan sát được thực hiện bởi NASA Chân trời mới thăm dò, José Luis Bernal, Gabriela Sato-Polito và Marc Kionkowski tại Đại học Johns Hopkins đề xuất rằng ánh sáng này có thể cung cấp bằng chứng cho sự phân rã của các axion, là những hạt giả thuyết có thể giải thích cho một số vật chất tối dường như tràn ngập vũ trụ.

Phông nền quang học vũ trụ (COB) bao gồm tất cả ánh sáng bắt nguồn từ các nguồn bên ngoài Dải Ngân hà và nó phải chứa thông tin quan trọng về cấu trúc của vũ trụ. Tuy nhiên, các nhà thiên văn học nhận thấy rất khó để tách COB ra khỏi ánh sáng có nguồn gốc gần nhà hơn – đặc biệt là ánh sáng mặt trời bị phân tán bởi bụi liên hành tinh.

Được biết đến nhiều nhất với chuyến bay ngang qua Sao Diêm Vương vào năm 2015, New Horizons kể từ đó đã tiến sâu vào hệ mặt trời bên ngoài. Tàu thăm dò hiện đang ở Vành đai Kuiper – nơi chứa một số lượng lớn các vật thể băng giá. Điều quan trọng đối với các nhà thiên văn học quan tâm đến COB là bụi liên hành tinh ở Vành đai Kuiper thưa thớt hơn nhiều so với ở các vùng gần Mặt trời hơn. Gần đây, COB đã được đo bằng Thiết bị chụp ảnh trinh sát tầm xa (LORRI) của New Horizon – thiết bị trước đây đã chụp được những hình ảnh có độ phân giải cao nổi tiếng về bề mặt Sao Diêm Vương. Ngoài ảnh hưởng của ánh sáng mặt trời tán xạ, những quan sát mới này cung cấp phép đo COB chính xác nhất cho đến nay.

Sáng gần gấp đôi

Một phát hiện đáng ngạc nhiên là COB gần như sáng gấp đôi so với dự đoán từ các cuộc khảo sát thiên hà mới nhất. Sự vượt quá này có ý nghĩa thống kê là 4σ, có nghĩa là quan sát không chắc là kết quả của một dao động thống kê.

Bây giờ bộ ba Johns Hopkins gợi ý rằng lượng ánh sáng dư thừa này có thể đến từ sự phân rã của các axion. Đây là những hạt giả thuyết có khối lượng cực nhỏ có thể giải thích cho vật chất tối – bản thân nó là một chất giả thuyết được viện dẫn để giải thích những quan sát khó hiểu về các thiên hà và các cấu trúc quy mô lớn hơn trong vũ trụ.

Ánh sáng ép tăng cường tìm kiếm các trục vật chất tối

Để giải thích các quan sát của LORRI, các nhà thiên văn học đã nghiên cứu một mô hình có các trục phân rã thành các photon. Họ đã tính toán sự phân bố năng lượng photon do các phân rã này gây ra và cách chúng góp phần tạo ra lượng ánh sáng dư thừa mà LORRI phát hiện được.

Kết quả của nhóm cho thấy rằng các photon COB dư thừa có thể bắt nguồn từ các axion có khối lượng nằm trong khoảng từ 8–20 eV/c², với tuổi thọ phân rã trung bình khoảng 10¹⁵ năm. Hơn nữa, nếu sự phân rã axion tạo ra các photon với một năng lượng cụ thể, thì cần có bằng chứng cho sự tạo ra này trong sự phân bố quang phổ của ánh sáng trong COB.

Bộ ba hiện sẽ tìm kiếm chữ ký quang phổ này trong các quan sát COB trong tương lai, điều này sẽ cải thiện khi Chân trời mới tiến xa hơn về phía rìa của hệ mặt trời.

Nghiên cứu được mô tả trong Physical Review Letters.

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Khuếch đại kiến ​​thức. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://physicsworld.com/a/new-horizons-probe-may-have-observed-light-from-decaying-dark-matter/