Materia întunecată ar putea forma stele întunecate

publicat de Florin Mitrea
10 vizualizări
Materia întunecată ar putea forma stele întunecate

Materia întunecată este o substanță misterioasă pe care astronomii nu au reușit să o detecteze, dar care exercită o influență enormă asupra materiei normale din univers (stele, galaxii etc.). Datorită enormei sale forțe de atracție gravitațională manifestată asupra galaxiilor, materia întunecată le răsucește, le modifică orbita sau chiar contribuie la ruperea lor. De asemenea, materia întunecată curbează lumina emisă de obiectele cosmice îndepărtate, pentru a crea imagini distorsionate sau multiple ale acestora – fenomen denumit lentilă gravitațională.

Iar un studiu recent arată că materia întunecată ar putea crea chiar stele întunecate, care apoi explodează.

Cu toate acestea, se cunosc foarte puține despre modul în care materia întunecată interacționează cu ea însăși, altfel decât prin gravitație. Dacă există alte forțe, atunci ele ar trebui să fie foarte slabe, altfel ar fi fost măsurate.

Una dintre teoriile privind compoziției materiei întunecate susține că această este formată dintr-o clasă ipotetică de particule denumit WIMP (weakly interacting massive particle – particule masive care interacționează slab). Însă, până acum, aceste particule nu au fost observate.

Recent, au intrat în atenție alte tipuri de particule, tot cu interacțiune slabă, dar extrem de ușoare. Aceste particule, denumite axioni (un tip de bosoni), au fost propuse pentru prima dată spre sfârșitul anilor 1970 pentru a rezolva o problemă cuantică, dar ele se potrivesc și cu teoria materiei întunecate.

Materia întunecată (ilustrație)

Ce este materia întunecată?

Universul este plin de materie, iar forța gravitațională atrage această materie laolaltă. În anul 1998, observațiile efectuate de către Telescopul Hubble [...]

Spre deosebire de WIMP, care nu se pot grupa pentru a forma obiecte mici, axionii pot face acest lucru. Deoarece sunt atât de ușori, trebuie să existe un număr uriaș de axioni în componența materiei întunecate. De fapt, calculele au arătat că axionii pot fi grupați atât de strâns încât încep să se comporte ciudat, acționând sub forma unei unde, potrivit regulilor mecanicii cuantice (teoria care guvernează lumea atomilor și particulelor). Această stare se numește condensat Bose-Einstein și ar putea permite axionilor să formeze „stele”.

Acest lucru s-ar putea întâmpla atunci când unda se mișcă singură, formând ceea ce fizicienii numesc un „soliton”, care este un bulgăre localizat de energie ce se poate mișca fără a fi distorsionat sau dispersat. Acest lucru este adesea văzut pe Pământ în vortexuri și vârtejuri sau în inelele cu bule de care se bucură delfinii sub apă.

Noul studiu oferă calcule care arată că astfel de solitoni ajung să crească în dimensiuni, devenind stele de mărimea unor stele normale. Însă, în cele din urmă, ele devin instabile și explodează. Energia emisă de o astfel de explozie (botezată bosenovă) ar rivaliza cu cea a unei supernove. Având în vedere cantitatea mult mai mare de materie întunecată din univers, comparativ cu materia vizibilă, exploziile stelelor întunecate ar trebuie să lase urme care să poată fi observate. Astfel de urme nu au fost detectate încă, dar noul studiu ne spune unde să căutăm.

Un test observațional

Autorii studiului spun că gazul din jurul exploziei, format din materie normală (vizibilă), ar absorbi această energie suplimentară de la explozie și ar emite o parte din ea înapoi în domeniul vizibil. Deoarece majoritatea acestui gaz este reprezentată de hidrogen, știm că radiația emisă ar trebui să fie în domeniul undelor radio. Așadar, observațiile viitoare realizate cu radiotelescopul Square Kilometer Array ar trebui să o detecteze.

Dacă noile observații nu vor detecta semnalul preconizat, aceasta nu înseamnă că teoria este automat invalidată, deoarece particule asemănătoare axionilor sunt posibile. Imposibilitatea detectării ar putea arăta că masele acestor particule sunt foarte diferite sau că ele nu se cuplează cu radiația atât de puternic pe cât s-a crezut.

Bineînțeles, nu există nicio garanție că materia întunecată este alcătuită din axioni. WIMP contestă în continuare acest rol, la fel ca și alte particule. Unii oameni de știință sugerează că materia întunecată de tip WIMP ar forma „stele întunecate”. În acest caz, stelele ar fi normale (formate din hidrogen și heliu), iar materia întunecată doar le-ar alimenta.

Aceste stele întunecate de tip WIMP ar fi fost supermasive și ar fi existat foarte puțin timp la începutul universului. Însă ele ar putea fi observate de Telescopul Spațial James Webb. De fapt, un studiu recent chiar susține trei astfel de descoperiri, însă astronomii încă dezbat chestiunea.

În altă ordine de idei, interesul din jurul axionilor este în creștere și există numeroase planuri pentru a-i detecta. De exemplu, se presupune că axionii se transformă în fotoni atunci când străbat un câmp magnetic, deci observațiile asupra stelelor cu câmpuri magnetice, cum sunt stelele neutronice și chiar Soarele, ar putea căuta fotonii de o anumită energie.

Pe frontul teoretic, există eforturi pentru a rafina predicțiile despre cum ar arăta universul cu diferite tipuri de materie întunecată. De exemplu, axionii pot fi distinși de WIMP prin modul în care curbează lumina prin lentilele gravitaționale.

Sursa: Phys.org

Din aceeași categorie

© 2022-2024  Florin Mitrea – WordPress Theme Designed and Developed by PenciDesign

Acest site folosește cookies pentru a îmbunătăți experiența de navigare. Acceptă Detalii