מחקר אפל, החומר האפל, החומר המוערך כמרכיב כרבע מהיקום ובכל זאת לא נראה כי הוא מקיים אינטראקציה עם אור, עשוי להיות בעל מטען חשמלי זעיר.
עד כה, חומר אפל הפך את נוכחותו ידועה רק דרך כוח הכובד, על ידי משיכת כוכבים וגלקסיות. אולם כעת, האסטרופיזיקאים ג'וליאן מוניוז ואברהם לוב מאוניברסיטת הרווארד מציעים כי לשבריר קטן של חלקיקי חומר אפל יכול להיות מטען חשמלי זעיר - כלומר חומר אפל יכול לתקשר עם חומר רגיל באמצעות הכוח האלקטרומגנטי.
אם נכון, רעיון זה לא רק מייצג צעד גדול בהבנת החומר האפל, אלא גם יסביר תעלומה אחרונה שקוסמולוגים מבלבלים.
קירור סקרן
בפברואר הודיעו האסטרונומים על איתור ראשון של אות חמקני מגז מימן מהשחר הקוסמי, התקופה בערך 180 מיליון שנה אחרי המפץ הגדול, כשהכוכבים הראשונים החלו לזרוח. בשלב זה, גז המימן שצף בין הכוכבים היה קר - קר יותר מרקע המיקרוגל הקוסמי, קרינת השאריות מהמפץ הגדול שרחץ את היקום.
מכיוון שמימן קריר יותר מהזרימה הזו, הגז סופג את הקרינה - במיוחד קרינה באורך גל של 21 סנטימטרים. על ידי מדידת ספיגת הקרינה על ידי מימן, אסטרונומים יכולים להבין טוב יותר את השחר הקוסמי, עידן לא ידוע יחסית של ההיסטוריה הקוסמית. באמצעות אנטנה רדיו במערב אוסטרליה, שנקראה הניסוי לגילוי העידן הגלובלי של חתימת reionization (EDGES), הצליח צוות אסטרונומים לזהות את הקליטה הזו לראשונה.
"זהו, כשלעצמו, תגלית מדעית מדהימה," אמר מינוז ל- Live Science. אך יותר מכך, הוסיף, האסטרונומים גילו כי פוטונים כפולים רבים נקלטו במימן מהצפוי. כדי שהגז יספוג כל כך הרבה קרינה הוא יצטרך להיות אפילו קריר יותר מכפי שחשבו מדענים.
מינוז ולוב הציעו שחומר אפל עשוי להיות האשם בקירור הסקרן. במאמר שפורסם ב -30 במאי בכתב העת Nature, הם מצאו שאם פחות מאחוז מהחומר האפל היה כמיליון מהמטען החשמלי של אלקטרון, אז חומר חמקמק זה יכול לשאוב חום מהמימן - בדומה לאיך קוביות קרח מצננות את הלימונדה שלך. "קרח, הנה, זה העניין האפל," אמר מינוז.
הרעיון שלהם אינו חדש לחלוטין. לפני עשורים פיסיקאים הציעו לחלקיקי חומר אפל להיות מטען חשמלי.
וזה לא ההסבר היחיד לקירור הזה. במאמר שנערך ב -1 במרץ בכתב העת Nature, הציע רנן ברקנה, קוסמולוג מאוניברסיטת תל אביב בישראל, שצורה כללית יותר של חומר אפל, שאין בהכרח מטען, יכולה לקרר חומר רגיל ולהסביר את נתוני EDGES. .
שתי ההצעות של חומר אפל גורמות תחזיות דומות, אמר ברקנה, שלא היה מעורב במחקר הנוכחי.
"זה זמן לאופטימיות זהירה ושמירה על ראש פתוח, הן על התצפית הרדיו והן על הפרשנות", אמר ברקנה ל- Live Science.
עשרות רעיונות
חומר אפל הוא רק אחד מעשרות הרעיונות המוצעים להסביר את האנומליה. לדוגמא, במקום שהגז יהיה קריר יותר, קרינת הרקע עשויה להיות חמה מהצפוי, כאשר תהליך אקזוטי כלשהו מייצר יותר קרינה שטרם הוסבר. לחלופין, יכולות להיות שגיאות בניתוח או במדידה.
אכן, תצפית EDGES היא הראשונה מסוגה, ולמרות שהצוות השקיע שנתיים בבדיקה ובדיקה כפולה של הניתוח, החוקרים יזדקקו לנתונים נוספים כדי לאשר את התוצאות התמוהות.
סטיבן פורלאנטו, אסטרופיסיקאי מאוניברסיטת קליפורניה, לוס אנג'לס, שלא היה מעורב במחקר, "אם EDGES צודק, אני לא חושב שיש הסבר קונבנציונאלי שמשכנע." "אתה באמת צריך ללכת לאחד מתרחישי הפיזיקה הלא סטנדרטיים האלה, ובמקרה הזה, אני חושב שהוא פתוח לרווחה."
עם זאת, מינוז חלקית להסבר החומר האפל. "אם EDGES אכן צודק, נראה שזה קשה מאוד לא להיות תוצאה של חומר אפל", אמר.
מספר מכשירים ברחבי העולם כבר נערכים לקראת תצפיות מפורטות יותר. בניגוד ל- EDGES, ניסויים מסוימים, כמו טלסקופ רדיו בדרום אפריקה שנקרא "מימן אפוק של מערך Reionization", יוכלו למדוד כיצד הספיגה משתנה על פני השמים. אם שבריר קטן של חומר אפל טעון חשמלי כפי שאומרים Muñoz ולוב, אז הוא יוצר דפוס מובהק בווריאציה זו - לספק מבחן מפתח לחומר אפל טעון חשמלי.
