Тъмна материя, нещата, за които се предполага, че съставляват около една четвърт от Вселената, изглежда, че изобщо не взаимодействат със светлината, могат да имат малък електрически заряд, според ново проучване.
Досега тъмната материя е опознала присъствието си само чрез гравитацията, чрез прибиране на звезди и галактики. Но сега астрофизиците Джулиан Муньос и Абрахам Льоб от Харвардския университет предполагат, че малка част от частици с тъмна материя може да има малък електрически заряд - което означава, че тъмната материя може да взаимодейства с нормалната материя чрез електромагнитната сила.
Ако е вярно, тази идея не само би представлявала голяма стъпка в разбирането на тъмната материя, но и би обяснила една неотдавнашна загадка, която обърква космолозите.
Любопитно охлаждане
През февруари астрономите обявиха първото откриване на неуловим сигнал от водороден газ от космическата зора, периодът около 180 милиона години след Големия взрив, когато първите звезди започнаха да греят. По това време водородният газ, плаващ между звездите, беше студен - по-студен от космическия микровълнов фон, остатъчната радиация от Големия взрив, който къпе Вселената.
Тъй като водородът е по-хладен от този последващ блясък, газът абсорбира радиацията - по-специално радиация с дължина на вълната 21 сантиметра (8,3 инча). Чрез измерване на абсорбцията на радиация от водород астрономите могат да разберат по-добре космическата зора, сравнително непозната ера на космическата история. Използвайки радио антена в Западна Австралия, наречена Експеримент за откриване на глобалната епоха на подписване на реионизация (EDGES), екип от астрономи успя да открие това усвояване за първи път.
"Това само по себе си е невероятно научно откритие", каза Муньос пред Live Science. Но повече от това, добави той, астрономите откриха, че два пъти повече фотони са погълнати от водорода от очакваното. За да може газът да абсорбира толкова много радиация, би трябвало да е още по-хладен, отколкото учените смятаха.
Муньос и Льоб предложиха тъмната материя да е виновникът за любопитното охлаждане. В статия, публикувана на 30 май в списание Nature, те откриха, че ако по-малко от 1 процент от тъмната материя има около една милионна част от електрическия заряд на електрон, тогава тази неуловима материя може да изтегли топлината от водорода - подобно на как кубчета лед охлаждат лимонадата ви. "Тук ледът е тъмната материя", каза Муньос.
Идеята им не е напълно нова. Преди десетилетия физиците предполагаха, че частиците от тъмна материя могат да имат електрически заряд.
И това не е единственото обяснение за това охлаждане. В статия от 1 март в списанието Nature, Ренан Баркана, космолог от университета в Тел Авив в Израел, предложи по-общата форма на тъмната материя, която не е задължително да има заряд, да охлажда нормалната материя и да обясни данните на EDGES ,
И двете предложения с тъмна материя правят подобни прогнози, каза Баркана, който не участва в настоящото проучване.
"Това е време за предпазлив оптимизъм и поддържане на открит ум, както за радио наблюдението, така и за интерпретацията", каза Баркана пред Live Science.
Десетки идеи
Тъмната материя е само една от десетки идеи, предложени за обяснение на аномалията. Например, вместо газът да е по-хладен, радиацията на фона може да е по-гореща от очакваното, с някакъв екзотичен процес, произвеждащ повече радиация, която тепърва трябва да се отчита. Или просто може да има грешки в анализа или измерването.
Всъщност наблюдението на EDGES е първото по рода си и въпреки че екипът прекара две години в проверка и двойна проверка на анализа, изследователите ще се нуждаят от повече данни, за да потвърдят озадачаващите резултати.
"Ако EDGES е правилен, не мисля, че има конвенционално обяснение, което да е задължително", казва Стивън Фурлането, астрофизик от Калифорнийския университет в Лос Анджелис, който не е участвал в проучването. "Наистина трябва да отидете на един от тези нестандартни сценарии по физика и в този случай мисля, че е широко отворен."
Муньос обаче е частичен към обяснението на тъмната материя. "Ако EDGES наистина е прав, изглежда много трудно това да не е резултат от тъмна материя", каза той.
Няколко инструмента по света вече подготвят, за да направят по-подробни наблюдения. За разлика от EDGES, някои експерименти, като радиотелескоп в Южна Африка, наречен водородна епоха на реионизационен масив, ще могат да измерват как абсорбцията варира в небето. Ако малка част от тъмната материя се зарежда с електричество, както казват Муньос и Льоб, тогава тя ще създаде отчетлив модел в тази вариация - предоставя ключов тест за електрически заредена тъмна материя.
