Με τρόπο που παραμένει δύσκολο να εξηγηθεί, το μεγαλύτερο μέρος της ύλης στο Σύμπαν φαίνεται να είναι αόρατο.
Όλη η ορατή ύλη —όπως οι γαλαξίες, τα άστρα και τα αρωματικά νέφη αερίων που προκαλούν τόσο δέος όσο και… πείνα— αντιστοιχεί μόλις στο 15% της ύλης του Σύμπαντος.
Το υπόλοιπο αποτελείται από τη σκοτεινή ύλη, η οποία δεν είναι ορατή, αλληλεπιδρά μόνο μέσω της βαρύτητας και φαίνεται απαραίτητη για τη συγκράτηση μεγάλων κοσμικών δομών, όπως οι γαλαξίες και τα σμήνη γαλαξιών.
Οι σημερινές προσπάθειες ανίχνευσης της σκοτεινής ύλης, ό,τι κι αν είναι αυτή, περιλαμβάνουν δεξαμενές με υπερψυχρό υγρό ξένον ή τη διερεύνηση του φωτεινού κέντρου του Γαλαξία μας για σωματίδια που αυτοκαταστρέφονται εκρηκτικά.
Ωστόσο, αυτές οι προσπάθειες δεν έχουν καταφέρει να απομυθοποιήσουν αυτή τη σκοτεινή πλευρά της ύλης. Ίσως επειδή το βλέμμα μας είναι στραμμένο σε λάθος κατεύθυνση.
Αντί να αναζητούν, για παράδειγμα, εκρήξεις σκοτεινής ύλης, ερευνητές υποστηρίζουν ότι ίσως πρέπει να ψάχνουμε τα σημάδια μετατροπής της σκοτεινής ύλης σε ακόμη πιο παράξενα σωματίδια, όπως τα υποθετικά γκραβιτόνια, που ενδέχεται να προσδίδουν στο Σύμπαν τη βαρύτητα.
Όπως περιγράφουν σε μελέτη που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Physical Review D, ομάδα φυσικών προτείνει να αναζητηθούν έμμεσα σημάδια διάσπασης της σκοτεινής ύλης σε βαρυτικά σωματίδια, τα οποία στη συνέχεια μπορεί να μετατρέπονται σε σωματίδια φωτός.
Η προσέγγιση αυτή βασίζεται στο φαινόμενο Gertsenshtein, «μέσω του οποίου τα γκραβιτόνια που παράγονται από διασπάσεις της σκοτεινής ύλης μπορούν να μετατραπούν σε φωτόνια σε μεγάλης κλίμακας μαγνητικά πεδία κατά μήκος της γραμμής θέασης ενός παρατηρητή», εξηγούν οι ερευνητές.
Τα γκραβιτόνια είναι υποθετικά σωματίδια που θεωρείται ότι μεταφέρουν τη βαρύτητα, όπως τα φωτόνια μεταφέρουν την ηλεκτρομαγνητική δύναμη.
Ωστόσο, τα γκραβιτόνια έχουν διαφύγει της επιστημονικής ανίχνευσης εδώ και περισσότερο από έναν αιώνα. Δεν υπάρχει, ή υπάρχει ελάχιστη, απόδειξη ότι υπάρχουν, και οι αλληλεπιδράσεις τους μπορεί να είναι τόσο αδύναμες ώστε ορισμένοι φυσικοί πιστεύουν ότι δεν θα τα εντοπίσουμε ποτέ.
Γι’ αυτό, η νέα μέθοδος των ερευνητών εστιάζει σε μια κοσμική αλυσίδα διάσπασης.
Σωματίδια σκοτεινής ύλης στο πρώιμο Σύμπαν μπορεί να διασπάστηκαν σε γκραβιτόνια, τα οποία στη συνέχεια μπορεί να μετατράπηκαν σε φωτόνια γάμμα καθώς κινούνταν μέσα από τα μαγνητικά πεδία ανάμεσα στους γαλαξίες.
Αυτό είναι πιο πιθανό να συμβεί μέσα στα κοσμολογικά νημάτια από αέριο, σκόνη και άστρα που συνδέουν τον κοσμικό ιστό, τη μεγαλύτερη γνωστή δομή στο Σύμπαν, σύμφωνα με τους ερευνητές.
Όπως σημειώνουν, εκτιμάται ότι αυτά τα νημάτια αποτελούν έως και το 30% του σημερινού όγκου του Hubble, δηλαδή του ορατού τμήματος του Σύμπαντός μας πέρα από το οποίο τα αντικείμενα απομακρύνονται ταχύτερα από την ταχύτητα του φωτός καθώς το Σύμπαν διαστέλλεται.
Τα νημάτια διαθέτουν επίσης εκτεταμένα μαγνητικά πεδία, που παραμένουν συνεκτικά, ή ομοιόμορφα, σε εκατομμύρια έτη φωτός.
Αυτά τα μαγνητικά πεδία είναι επίσης εξαιρετικά αδύναμα, μόλις σε κλάσματα του γκάους, σε σύγκριση με το μαγνητικό πεδίο της Γης στην επιφάνειά της, που είναι περίπου 0,5 γκάους —ακόμη και αυτό είναι 100 φορές ασθενέστερο από έναν συνηθισμένο μαγνήτη ψυγείου.
Το βασικό ερώτημα, λοιπόν, είναι το εξής: πώς θα καταλάβουν οι ερευνητές αν πράγματι έχουν εντοπίσει αυτή την πιθανή διάσπαση σκοτεινής ύλης σε γκραβιτόνια και φωτόνια;
Με τον εντοπισμό υπερβολικής ροής ακτίνων γάμμα, σε σύγκριση με τα επίπεδα υποβάθρου ακτίνων γάμμα που προσδιόρισαν με το διαστημικό τηλεσκόπιο Fermi Gamma-ray Space Telescope.
Αυτό μπορεί επίσης να μετατοπίσει το ερευνητικό ενδιαφέρον για τη σκοτεινή ύλη από τα κέντρα των γαλαξιών στο διαγαλαξιακό διάστημα.
«Είναι ενδιαφέρον ότι, δεδομένων των κοσμολογικά μεγάλων αποστάσεων που απαιτούνται για μια αξιοσημείωτη μετατροπή γκραβιτονίων σε φωτόνια μέσα στα νημάτια, το σήμα αυτό προέρχεται κυρίως από εξωγαλαξιακές πηγές και όχι από το Γαλαξιακό κέντρο», όπου πολλοί ερευνητές αναζητούν σήματα σκοτεινής ύλης, γράφουν οι ερευνητές.
Τέλος, αυτό το σενάριο έχει το πλεονέκτημα ότι συμβαδίζει με το Καθιερωμένο Πρότυπο, τη βασική θεωρία της σωματιδιακής φυσικής.
«Τονίζουμε ότι αυτό το φαινόμενο είναι μια διαδικασία του Καθιερωμένου Προτύπου και ότι η μόνη νέα φυσική που εξετάζεται εδώ είναι η υπόθεση ότι η σκοτεινή ύλη μπορεί να διασπάται σε γκραβιτόνια», σημειώνει η ομάδα.
Σχετικό: Το Μεγάλο Επιταχυντήριο Αδρονίων μπορεί να έχει ήδη εντοπίσει ενδείξεις σκοτεινής ύλης
Μελλοντική έρευνα θα μπορούσε να περιλαμβάνει την επισκόπηση του ουρανού με το Advanced Particle-astrophysics Telescope, ένα επόμενης γενιάς διαστημικό παρατηρητήριο που έχει προταθεί και, αν εκτοξευθεί όπως έχει σχεδιαστεί, θα βελτίωνε την ευαισθησία σε αυτό το κανάλι διάσπασης της σκοτεινής ύλης κατά μία τάξη μεγέθους, σε σύγκριση με το τηλεσκόπιο Fermi που χρησιμοποιήθηκε στη συγκεκριμένη μελέτη.
Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο Physical Review D.
Το άρθρο ελέγχθηκε και επιμελήθηκε από την Clare Watson. Αν και δίνουμε μεγάλη σημασία στη διαδικασία μας, είμαστε και εμείς άνθρωποι. Αν εντοπίσετε κάποιο λάθος, ενημερώστε μας.
Το παρόν κείμενο δημιουργήθηκε με τη χρήση τεχνητής νοημοσύνης.
