Astrophysiker haben Einstein-Ringe entdeckt, die den Zustand der dunklen Axion-Materie verbessern

Ein Team von Wissenschaftlern hat „Einsteins Ringe“ aus Licht untersucht Fernbedienung Die Kosmologie fand heraus, dass die Signaturen in den Ringen die Art der Dunklen Materie anzeigen, die Hintergrundgalaxien bewohnt.

besonders, Die Forscher schauten in die Linse Foto HS 0810+2554ein entfernter Quasar, und fand das Vorhandensein einer Wellen-wie dunkle Materie. Sie suchen veröffentlicht Heute in der Naturastronomie.

„In unserer Arbeit“, schrieb er, „testen wir zum ersten Mal überhaupt eine Vorhersage, die von wellenartiger dunkler Materie gemacht wurde.“ Alfred Amroth, Astrophysiker an der University of Hong Kong, Kowloon, und Hauptautor der Studie, in einer E-Mail an Gizmodo. „Dies ist eine einzigartige Vorhersage von wellenartiger dunkler Materie, Und wir nutzen es Einstein sagte den Gravitationslinseneffekt voraus als unser Werkzeug. „

Gehen wir einen Moment zurück. Dunkle Materie, so scheint es etwa 27 % ausmachen UniversumAber Wissenschaftler nicht wissen, was es ist. DREnergiebahn etwa 68 % ausmachen Universum und mit dunkler Materie, Es wird in einer Datei festgehalten Unerklärlich großEimer Zeug im Universum.

Wissenschaftler wissen, dass dunkle Materie aufgrund ihrer Gravitationseffekte existiert, die in großen Maßstäben beobachtet werden können; Wenn wir uns die Bewegungen von Galaxien und die Lichtverzerrung um sie herum ansehen, wird klar, dass es mehr Materie gibt, als wir tatsächlich sehen können. Was auch immer Dinge sind, sie sind für uns unsichtbar und kaum sichtbar Es scheint mit gewöhnlicher Materie zu interagieren.

Einsteinringe sind ein Produkt von verzerrtem Licht durch Schwerkraft; Wo Licht von einer entfernten Quelle durch den Raum reist und Beim Passieren eines massiven Objekts wird das Licht um das sich schneidende Objekt durch dessen Gravitationsfeld gebogen. In einigen Fällen bildet das gebogene Licht a Ein nahezu perfekter Ring Über das Objekt aus unserer Sicht ist erlaubt Um Dinge zu sehen, die möglicherweise verborgen sind.

Es gibt ein paar Führende Kandidaten für dunkle Materie (Und es ist kein Nullsummenspiel; viele Kandidaten für dunkle Materie könnten zum Universum beitragen.) Schwache Wechselwirkung massiver Teilchen (WIMPs) ist eine Theorie Dinge die Masse haben und verhalten sich wie Teilchen Aber kaum interagieren Mit gewöhnlicher Materie – hier haben wir es Sie nicht erkennen zu können.

Der andere Hauptkandidat ist das Axion, a Ein theoretisches Teilchen (ein Boson, um genau zu sein), das als Waschmittel bezeichnet wird. Es wird das Axion sein viel kleiner als a WIMP Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass es sich eher wie eine Welle als wie ein Teilchen verhält, wie Lichtphotonen.

In der neuen Arbeit versuchte das Forschungsteam, ein seit langem bestehendes Dilemma in der Astronomie zu verstehen: warum die Helligkeit von Quasaren (entfernte sternähnliche Galaxien) schwankt. Amroth sagte, auf WIMPs basierende Modelle hätten Schwierigkeiten, die Helligkeit von Quasaren mit mehreren Linsen zu reproduzieren. Doch die Forscher fanden heraus, dass die wellenförmige dunkle Materie in der Lage war, die Helligkeitsanomalien eines sogenannten Quasars zu reproduzieren HS 0180+2554.

Die neue Erkenntnis „kippt das Gleichgewicht definitiv in Richtung Axionen als DM-Filter“, sagte Amroth, „und zwingt die Menschen, zu lernen, das WIMP-Modell loszulassen.“ „Unabhängig davon zwingt es uns, über neue Physik jenseits des Standardmodells der Teilchenphysik nachzudenken.“

Dunkle Materie wird im allumfassenden Standardmodell nicht berücksichtigt Die Theorie, die die vier Grundkräfte und das Verhalten der kleinsten uns bekannten Teilchen beschreibt. Das Modell berücksichtigt auch nicht die Schwerkraft, die auf subatomarer Ebene nicht zu existieren scheint, was weitere Fragen zur Definition von Dunkler Materie – der Welle – aufwirft.wie oder riesig – wirkt sich gravitativ auf seine Umgebung aus.

In Modellsimulationen mit dunkler Materie fand das Team heraus, dass das WIMP-Modell glatte Kurven für einen Einstein-Ring vorhersagte. Das wellenartige Modell der dunklen Materie fand einen chaotischeren, amorpheren Rand des Rings. Diese chaotische Kante stimmt mit den im Quasar beobachteten Helligkeitsschwankungen überein.

Obwohl das Team gerade erst einen einzelnen Quasar getestet hat, „deutet dies darauf hin, dass wellenartiges DM allgemein auf die breite Palette von Linsenanomalien anwendbar sein könnte, die wir in verschiedenen Systemen sehen“, sagte Amruth. Sie Besitzt Sie haben sich nun einer Helligkeitsanomalie in einer linsenförmigen Supernova zugewandt, und ihre vorläufigen Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Wellen-So könnte Dunkle Materie dafür verantwortlich sein.

Das bedeutet nicht, dass WIMPy Dunkle Materie nicht existiert – nur das Es scheint nicht die dunkle Materie zu sein, die zumindest an einem Teil des Gravitationslinseneffekts beteiligt ist.

Weitere Beobachtungen und Modellierungen sind erforderlich Aber mit neuen Observatorien im Weltraum (das Webb-Weltraumteleskop) und am Horizont (das Rubin-Observatorium und das rumänische Weltraumteleskop), einige Fragen zur Dunklen Materie und ihrer Natur könnten bald geklärt werden.

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