新しい研究によると、宇宙の約4分の1を構成すると仮説されているものの、光とはまったく相互作用しないように見える暗黒物質は、わずかな電荷を持つ可能性があります。
これまでのところ、ダークマターは、星や銀河を引っ張ることによって、その存在を重力によってのみ知られています。しかし今、宇宙物理学者のジュリアンムニョスとハーバード大学のアブラハムローブは、暗黒物質粒子のごく一部が小さな電荷を持つ可能性があることを示唆しています。つまり、暗黒物質は電磁力を通じて正常物質と相互作用する可能性があります。
もしそうなら、この考えは暗黒物質を理解する大きな一歩を表すだけでなく、宇宙学者を混乱させている最近の謎も説明するでしょう。
奇妙な冷却
2月に、天文学者は宇宙の夜明けからの水素ガスからのとらえどころのない信号の最初の検出を発表しました、それは最初の星が輝き始めたビッグバンの約1億8000万年後の期間です。この時、星の間に浮かぶ水素ガスは冷たかった-宇宙を浴びるビッグバンからの残りの放射である宇宙のマイクロ波背景よりも冷たかった。
水素はこの残光よりも温度が低いため、ガスは放射線、特に21センチメートル（8.3インチ）の波長の放射線を吸収します。水素による放射線の吸収を測定することにより、天文学者は宇宙の歴史の比較的未知の時代である宇宙の夜明けをよりよく理解することができます。西オーストラリアの無線アンテナを使用して、再イオン化署名の全地球規模の検出を検出する実験（EDGES）を使用して、天文学者のチームがこの吸収を初めて検出することができました。
「これは、それ自体、驚くべき科学的発見です」とムニョスはライブサイエンスに語った。しかし、それ以上に、天文学者たちは予想よりも2倍多くの光子が水素に吸収されることを発見しました。ガスが多くの放射線を吸収するためには、科学者が考えていたよりもさらに低温でなければなりません。
ムニョスとローブは、暗黒物質が奇妙な冷却の犯人かもしれないと提案しました。 Nature誌の5月30日の論文で、暗黒物質の1パーセント未満が電子の電荷の約100万分の1である場合、このとらえどころのない物質が水素から熱を引き出す可能性があることがわかりました。アイスキューブがレモネードを冷やします。 「ここ、氷が暗黒物質だ」とムニョスは言った。
彼らのアイデアは完全に新しいものではありません。数十年前、物理学者たちは暗黒物質の粒子が電荷を持つことができると提案しました。
そして、それはこの冷却の唯一の説明ではありません。イスラエルのテルアビブ大学の宇宙学者であるRennan Barkanaは、ジャーナルNatureの3月1日の論文で、必ずしも電荷を持たない、より一般的な暗黒物質が通常の物質を冷却し、EDGESデータを説明できると提案しました。 。
どちらの暗黒物質の提案も同様の予測をするものであると、現在の研究に関与しなかったバルカナは言った。
「ラジオ観測と解釈の両方について、これは慎重な楽観主義とオープンマインドを保つ時です」とバーカナはライブサイエンスに語った。
数十のアイデア
ダークマターは、異常を説明するために提案された数十のアイデアの1つにすぎません。たとえば、ガスが冷えている代わりに、バックグラウンド放射が予想よりも熱くなっている可能性があり、いくつかのエキゾチックなプロセスにより、まだ考慮されていないより多くの放射が生成されます。または、単に分析または測定にエラーがある可能性があります。
確かに、EDGES観測はこの種の最初のものであり、チームは2年間かけて分析のチェックと再チェックを行いましたが、研究者は不可解な結果を確認するためにより多くのデータが必要になります。
「EDGESが正しければ、説得力のある従来の説明はないと思います」と研究に関与しなかったカリフォルニア大学ロサンゼルス校の天体物理学者であるスティーブン・フラネット氏は語った。 「これらの非標準の物理シナリオの1つに本当に行く必要があります。その場合、私はそれは広く開かれていると思います。」
ムニョスは、しかし、暗黒物質の説明に偏っている。 「EDGESが本当に正しい場合、これが暗黒物質の結果ではないことは非常に難しいようだ」と彼は言った。
世界中のいくつかの機器は、より詳細な観察を行うためにすでに準備を進めています。 EDGESとは異なり、再イオン化アレイの水素エポックと呼ばれる南アフリカの電波望遠鏡などの一部の実験では、吸収が空全体でどのように変化するかを測定できます。ムニョスとローブが言うように、暗黒物質のごく一部が帯電している場合、それはこのバリエーションに明確なパターンを作成します-帯電した暗黒物質の重要なテストを提供します。
