Μυστήριο σκοτεινής ύλης: Μπορούν πύλες βαρύτητας να τη μετατρέψουν σε συνηθισμένη

Μυστήριο σκοτεινής ύλης: Μπορούν πύλες βαρύτητας να τη μετατρέψουν σε συνηθισμένη


Οι αστροφυσικοί έχουν μια ιδέα που θα μπορούσε να βοηθήσει στην επίλυση δύο μυστηρίων: ο λόγος για την περίεργη αφθονία της ακτινοβολίας υπέρ-υψηλής ενέργειας από το κέντρο του γαλαξία μας και την ταυτότητα αόρατων στοιχέιων που ονομάζονται σκοτεινή ύλη, η οποία έχει μπερδέψει τον κόσμο από την ανακάλυψή της 50 χρόνια πριν.

Η ιδέα αυτή αναφέρεται στις πύλες βαρύτητας. Σύμφωνα με το Live Science, όταν δύο σωματίδια σκοτεινής ύλης (ό,τι κι αν είναι) απορροφηθούν σε μία από αυτές τις πύλες, εξαλείφουν το ένα το άλλο και εκπέμπουν εκπληκτικά ισχυρές ακτίνες «Γάμμα».

Αυτή η σκέψη μπορεί δυνητικά να εξηγήσει γιατί το γαλαξιακό κέντρο – όπου πιστεύεται ότι υπάρχουν μαζεμένα clusters σκοτεινής ύλης – είναι γεμάτο ακτίνες «Γάμμα». 

Τι γνωρίζουμε για τη σκοτεινή ύλη 

Περισσότερο από το 80% της ύλης στο σύμπαν μας είναι άγνωστη σε σχέση με το πρότυπο μοντέλο της φυσικής των σωματιδίων. Οι επιστήμονες την αποκαλούν «σκοτεινή ύλη», επειδή δεν αλληλεπιδρά με το φως. Η πρώτη ένδειξη της ύπαρξης της σκοτεινής ύλης ήρθε στη δεκαετία του 1970, όταν η αστρονόμος Βέρα Ρούμπιν παρατήρησε ότι οι γαλαξίες περιστρέφονταν πολύ γρήγορα, χωρίς πρόσθετη, κρυφή πηγή βαρύτητας.

Για δεκαετίες, οι αστρονόμοι δεν ήξεραν αν έπρεπε να αλλάξουν τις θεωρίες τους για τη βαρύτητα ή να συμπεριλάβουν ένα ολοκαίνουργιο συστατικό. Καμία θεωρία τροποποιημένης βαρύτητας δεν μπορεί να εξηγήσει όλες τις παρατηρήσεις. Και οι φυσικοί έχουν θέσει σταθερά όρια στην ποσότητα της κανονικής ύλης (φωτεινή, σκοτεινή και ό,τι υπάρχει στο μεταξύ τους) στον κόσμο.

Το θέμα της σκοτεινής ύλης θα ήταν ένα νέο είδος σωματιδίων, με κάποια άγνωστη ταυτότητα (ή ταυτότητες). Δεν αλληλεπιδρά με το φως. Δεν αλληλεπιδρά με την ισχυρή πυρηνική δύναμη – η οποία συνδέει μαζί σωματίδια ύλης – διαφορετικά οι επιστήμονες θα είχαν ανιχνεύσει την επιρροή της σε ατομικά πειράματα. 

Τρισεκατομμύρια σωματίδια σκοτεινής ύλης μπορεί να ρέουν μέσα σας αυτήν τη στιγμή, αόρατα και αθόρυβα.

Ωστόσο, η σκοτεινή ύλη προδίδει την παρουσία της μέσω της βαρύτητας, επειδή κάθε μορφή μάζας και ενέργειας στο σύμπαν ασκεί κάποιο είδος βαρυτικής επιρροής.

Έτσι, ο μόνος σίγουρος τρόπος για να μελετήσουμε τη σκοτεινή ύλη είναι μέσω των βαρυτικών της αλληλεπιδράσεων με την κανονική ύλη, όπως οι κινήσεις των αστεριών μέσα στους γαλαξίες.

Αλλά μπορεί να υπάρχει κι άλλος τρόπος.

Η περίπτωση των υπερβολικών ηλεκτρονίων

Σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε στις 28 Ιανουαρίου στη βάση δεδομένων προτύπων arXiv, οι φυσικοί πρότειναν μια νέα θεωρία για να εξηγήσουν τι είναι η σκοτεινή ύλη και πώς συμπεριφέρεται. Η ένδειξη έρχεται με τη μορφή μιας περίεργης αφθονίας ακτίνων «Γάμμα» που παρατηρείται στο κέντρο του γαλαξία μας.

Οι ακτίνες «Γάμμα» είναι η μορφή ακτινοβολίας με την υψηλότερη ενέργεια, και συνήθως δημιουργούνται μόνο από κάποια σοβαρά γεγονότα υψηλής ενέργειας, όπως τα αστέρια που γίνονται σουπερνόβα. Αλλά υπάρχουν περισσότερες ακτίνες «Γάμμα» από ό,τι θα περίμενε κανείς στο γαλαξιακό κέντρο, δεδομένου του πόσο σπάνια υπάρχουν τέτοια κατακλυσμικά γεγονότα. Έτσι, είναι πιθανό, όπως προτείνει αυτή η θεωρία, οι ακτίνες «Γάμμα» να μπορούν να εμφανιστούν ως υποπροϊόν των ηλεκτρονίων υψηλής ενέργειας.

Τα ίδια τα ηλεκτρόνια δεν είναι ανιχνεύσιμα, αλλά καθώς πλημμυρίζουν μέσω του διαστρικού χώρου και μπορούν να χτυπήσουν σε ένα τυχαίο φωτόνιο που περνά.

Αυτό το φωτόνιο συγκρούεται με το επιθετικό ηλεκτρόνιο και έτσι ενισχύει την ενέργειά του τόσο πολύ που αρχίζει να εκπέμπει ακτίνες «Γάμμα».  

Αυτές οι συγκρούσεις εξηγούν δυνητικά τις υπερβολικές ακτίνες «Γάμμα», αλλά από πού προέρχονται αυτά τα ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας;

Περνώντας μέσα από την πύλη βαρύτητας 

Ας ξεκινήσουμε με τις «πύλες βαρύτητας». Η βαρύτητα απλώς τραβάει πράγματα. Η γη τραβάει το φεγγάρι, ο ήλιος τραβά στη Γη, τα αστέρια σε έναν γαλαξία τραβούν το ένα το άλλο και ούτω καθεξής. Επομένως, το μόνο που μπορεί να κάνει η βαρύτητα στη σκοτεινή ύλη είναι να την τραβήξει. 

Αλλά οι γνώσεις μας για τη βαρύτητα είναι ελλιπής. Η φυσική μπορεί να εξηγήσει ότι η βαρύτητα λειτουργεί σε μεγάλη κλίμακα, αλλά δεν υπάρχει η λεγόμενη κβαντική θεωρία της βαρύτητας, η οποία θα περιγράψει την ισχυρή βαρύτητα που λειτουργεί σε πολύ μικρές κλίμακες. 

Οι άλλες δυνάμεις της φύσης είναι ικανές να καταστρέφουν, να μεταμορφώνουν και να δημιουργούν σωματίδια όλη την ώρα.Ίσως λοιπόν η βαρύτητα, σε ακραίες περιπτώσεις, να μπορεί να ενώσει δύο σωματίδια σκοτεινής ύλης και να τα καταστρέψει, μετατρέποντάς τα σε… οτιδήποτε.

Και σύμφωνα με το θεωρητικό μοντέλο που περιγράφεται από τους ερευνητές, ίσως αυτά τα σωματίδια σκοτεινής ύλης μπορούν να μετατραπούν σε λεπτόνια. 

Σύμφωνα με τη νέα θεωρία, αυτές οι πιθανές αλληλεπιδράσεις είναι γνωστές ως «πύλες βαρύτητας», καθώς προσφέρουν έναν τρόπο για τα σωματίδια να αλληλεπιδρούν μόνο μέσω της βαρύτητας. Το προϊόν αυτής της σύγκρουσης είναι ένα ηλεκτρόνιο υψηλής ενέργειας. 

Αυτά τα ηλεκτρόνια έπειτα θα μπορούσαν να ταξιδέψουν, τελικά να χτυπήσουν ένα φωτόνιο χαμηλής ενέργειας και να μετατραπούν σε ακτίνα «Γάμμα», προκαλώντας την αφθονία που παρατηρούμε.

Η θεωρία αυτή σχεδιάστηκε ειδικά για να ταιριάζει με την παρατήρηση των ακτίνων «Γάμμα». Αλλά μόλις ανοίξει αυτή η πόρτα, επιτρέποντας στα σωματίδια της σκοτεινής ύλης να μετατραπούν σε κανονική ύλη, μπορούν να αναπτυχθούν περισσότερες θεωρίες για να διαπιστωθεί εάν υπάρχουν άλλοι τρόποι. 
 

Πηγή: Live Science



Source link

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *