Fysikere har længe forsøgt at frigøre mørk stof og få et reelt kig på det mystiske stof, der udgør en fjerdedel af universet. En idé til hvad der gemmer sig under kappen til usynlighed? Mange små, uklare partikler, der opfører sig som en gigantisk partikel.
Men den seneste jagt på sådanne uklare, ultralette partikler, der blev offentliggjort den 28. februar i Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, er kommet tomhendt op.
Resultaterne antyder, at hvis mørkt stof virkelig er lavet af disse små partikler, er det så undvigende, som navnet antyder, og interagerer næppe med almindeligt stof.
Mørkehjerte
Mørk stof er en af universets bedst bevarede hemmeligheder. De ting interagerer ikke med lys, men udøver alligevel en tyngdekraftstrækning på anden sag. Selvom det udgør omkring en fjerdedel af massen og energien i universet, kan forskere ikke synes at finde det, eller endda finde ud af, hvad det er lavet af.
Mange forskere spekulerer i, at mørkt stof kunne bestå af svagt interagerende massive partikler, WIMP'er. Men WIMP-teorier kommer op på flere måder. F.eks. Skulle disse partikler forårsage små strukturer i galaksernes web, som astronomer ikke har set. Så i stedet søger nogle forskere i en anden retning efter mørkt stof - til ultralette partikler.
Selvom der er mange ideer om, hvad mørk materie kan være, har ingen af dem meget støtte, sagde Sergey Troitsky, en medforfatter af papiret og en forsker ved Institut for Nuklear Forskning ved Det Russiske Videnskabelige Akademi. "Så man er nødt til at overveje, studere og udelukke alle muligheder en efter en."
Nogle teorier om ultralette, også kendt som uklar, mørk stof, foreslår en partikel, der er omkring 10 ^ 28 gange lettere end en elektron. Denne "uklare" mørke stof kaldes så, fordi dens lave masse betyder, at den fungerer mere som en smurt partikel med sløret grænser end en bølge. Den nye forskning testede en måde at søge efter disse typer partikler i lyset fra aktive galakser.
Da mørkt stof udgør en så stor del af universet, skal det være en masse af dem, hvis det er lavet af ultralette partikler. Faktisk så mange, at de ville eksistere i en unik tilstand, som et felt eller et Bose-Einstein-kondensat - en tilstand, hvor partikler, ofte ved ultra-cool temperaturer, klumper sig sammen og fungerer sammenhængende som en. Mens individuelle mørke stofpartikler ikke interagerer med lys - og det er grunden til, at forskere har kæmpet for at finde dem - i store skalaer, ville feltet have en mærkbar effekt på polarisering eller orientering af lys, når det vigler gennem rummet. Dette forekommer, når feltets tæthed regelmæssigt svinger, hvilket faktisk ændrer den måde, lyset rejste gennem området.
Teorien antydede, at denne effekt kunne ses i et område med mørkt stof mindst 325 lysår på tværs. Feltets svingningshastighed afhænger direkte af massen af de ultralette mørke stofpartikler, så ved at se denne virkning håbede forskerne at de kunne måle massen af mørkt stof.
For at kigge efter ændringer i polarisering af lys på grund af felter med ultralette mørke stoffer kiggede forskerne på arkivdata fra Very Long Baseline Array, et radioteleskop bestående af 10 (82 fod) (25 meter) teleskoper drevet fra Socorro, New Mexico. De fokuserede på lys fra hjertene fra 30 galakser, der sprøjter ud store mængder stof i jetfly, der kan strække hundreder af lysår på tværs. Lyset fra disse galakser er stærkt polariseret og er blevet studeret godt, så der var allerede tilgængelige langsigtede arkivdata om dem.
"Vi bruger ofte astrofysiske data fra offentliggjorte artikler eller offentligt tilgængelige databaser til at begrænse egenskaberne ved elementære partikler," fortalte Troitsky til Live Science. "Men denne gang kontaktede vi vores kolleger med radioastronomer, og de grave i deres egne data og valgte omhyggeligt observationsserier bare til vores opgave."
Ved at analysere to årtier med data fandt forskerne en masse svingninger, men ikke de typer, de ledte efter. Aktive galaktiske kerner impulser ofte uden en regelmæssig frekvens. Men svingninger fra ultralette mørke stoffer ville alle forekomme med den samme tidsperiode mellem svingninger.
I sidste ende så forskerne ikke nogen tegn på ultralette mørke stoffer, i det mindste på de typer masser, der kunne forklare manglen på små strukturer, der findes på galaksernes web. Det betyder dog ikke, at de absolut ikke findes.
"Der er ingen garanti for, at en mørk stofpartikel har nogen interaktion med den synlige verden udover tyngdekraften, "sagde Troitsky.„ Det ville være meget svært at opdage en sådan partikel med en vis masse og ingen anden interaktion, skønt det faktisk er en af de enkleste muligheder for at forklare mørk stof. "
Selvom den nye forskning muligvis gør usædvanligt ultralette mørkt stof usandsynligt, er forskere ikke klar til at udelukke det.
"Det eneste, vi ved med sikkerhed om mørk stof, er, at det ligger uden for kendt partikelfysik," sagde Rennan Barkana, en astronom ved Tel Aviv University i Israel, som ikke var involveret i studiet. "Så indtil vi har overbevisende observationsbevis for arten af mørkt stof, skal vi være forsigtige med gæt og spekulationer ... og holde et åbent sind."
