Shaking Up the Dark Universe: The Dark Horses of Dark Matter
Inhoudsopgave:
- Een herinnering dat de mensheid een druppel in de emmer van het universum is
- Hoe detecteren we donkere materie?
Duikt op, we zitten in een orkaan die we niet kunnen zien. De superkracht van onzichtbaarheid komt van het feit dat het is gemaakt van donkere materie.
En astrodeeltjesfysici vonden een uitstekend gebruik voor deze onzichtbare ruimteurricaan: het oplossen van het mysterie van wat de mysterieuze substantie vormt. In een paper gepubliceerd op 7 november in het tijdschrift Physics Review D, onderzoekers van Universidad de Zaragoza, King's College London, en het UK Institute of Astronomy voorspellen hogere kansen op het identificeren van donkere materie door gedetailleerde satellietgegevens te gebruiken over de bewegingen van de sterren.
Een herinnering dat de mensheid een druppel in de emmer van het universum is
Het grote totaal van normale massa waargenomen door de mensheid - jouw kat, de zon, een getijdenpod - vormt minder dan vijf procent van het universum. Ongeveer 68 procent is donkere energie en de laatste 27 procent is donkere materie. Alleen maar een donkere ruimte gemaakt van wie weet wat, mogelijk de versnelde expansie van het universum aanjaagend. Van de huidige theorieën geven wetenschappers de voorkeur aan Weakly Interacting Massive Particles (WIMP's) of axions als het mysteriedeeltje.
We zwemmen eigenlijk in het spul, dat wetenschappers zoals Ciaran A. J. O'Hare, Ph.D., een postdoc van de theoretische natuurkunde aan de Universiteit van Zaragoza en de eerste auteur van het onderzoek, "dark matter wind" noemen.
"De reden dat we deze zin gebruiken, is dat we zijn ingebed in een halo van donkere materie en we roteren in de galactische schijf (dit draaiende wiel van sterren en gas), maar de halo is heel anders," vertelt O'Hare omgekeerde. "Er is geen schijf met donkere materie, geen geprefereerde rotatie, die gewoon rondsluipt in willekeurige richtingen."
Kortom, we weten misschien niet wat het deeltje is, maar omdat we de richting kennen die we roteren, kunnen wetenschappers zoals O'Hare bepalen waar donkere materie vandaan zou moeten komen, dat is waar sterre stromen - de overblijfselen van dwergstelsels strekken zich uit over de lucht - kom binnen.
"Streams zijn eigenlijk generieke voorspellingen van hoe we sterrenstelsels kunnen vormen", zegt O'Hare. De meeste streams zijn piekerig en klein, maar een schat aan rijke data verzameld door de Gaia satelliet van het European Space Agency op de afstand en snelheid van meer dan een miljard sterren geeft onderzoekers de details die nodig zijn om streams te identificeren die moeilijk te zien zijn met het menselijk oog. Bovendien weten wetenschappers dat deze dwergsterrenstelsels donkere materie bevatten.
De S1-stroom, geïdentificeerd dankzij Gaia, bestormt ons om twee redenen als een orkaan.
"Het opmerkelijke aan de S1 is dat we niet alleen binnenin zitten, maar dat de richting waarin we gaan het tegenovergestelde is, we stroomopwaarts gaan", legt O'Hare uit. "Als we er voor testen, als we donkere materie zien, als de S1-stroom er is, kunnen we er extra zeker van zijn dat het signaal dat we hebben gezien donkere materie is omdat we het kunnen associëren met dit object dat we in de ruimte kunnen zien."
Hoe detecteren we donkere materie?
Ondanks het feit dat donkere materie onze melkweg in het gezicht slaat, is detectie een uitdaging. Experimenten creëren meestal een botsing en meten de energie, het licht of de warmteverspreiding. Eerdere experimenten gericht op WIMP's keken naar verspreiding op nanometer-schaal en het detecteerbare energievenster bleef smal. Voor duidelijker bewijs van de stroom, koos de groep ervoor om te zoeken naar verschillende hypothetische deeltjes, axions, onder experimentele omstandigheden die hen in staat stellen te zoeken naar millimeterschaalverspreiding (nog steeds klein, maar detecteerbaar) met een veel grotere kans op succes.
De huidige experimenten proberen in twee richtingen te versnellen, volgens O'Hare. Sommige onderzoekers maken het experiment zo groot mogelijk om deeltjes meer interactie te geven. Aan de andere kant treden exponentieel meer energiegebeurtenissen voor donkere materie op bij lagere energieniveaus, die het lezen van kleinere en kleinere signalen vereisen.
Ondanks de uitdagingen, bestaat de S1-stroom op een veelbelovend kruispunt. "Het belangrijkste van de S1-stream vind ik dat het ons eigenlijk iets anders te bieden heeft", zegt O'Hare. "Het is de interface van astronomie en deeltjesfysica. Het is wat astronomie ons kan vertellen over deeltjesfysica, en wat deeltjesfysica astronomie kan vertellen."
Hoe een "Planet Score" NASA hielp identificeren 1.284 Nieuwe exoplaneten in One Fell Swoop
Vóór dinsdag waren er geen tekort aan theorieën over wat de ontdekkingsaankondiging van NASA zou inhouden. (Volledige openbaarmaking: ik was verantwoordelijk voor veel van die speculatie.) Toen sloeg de dinsdag en kwamen we erachter wat het grote nieuws was: NASA-wetenschappers bevestigden zojuist de identiteit van 1.284 nieuwe exoplaneten in de univ ...
Wetenschappers identificeren de biologische reden dat vrouwen sterker zijn dan mannen
Is er iets opwindender dan een gevecht tussen de seksen? In de populaire cultuur richt dit zich meestal op maatschappelijke geslachtsrollen. Maar er is nog een strijd tussen de geslachten, een biologische oorlog gevoerd door het immuunsysteem van het lichaam. Kan dit conflict ons uiteindelijk vertellen wie sterker is - mannen of vrouwen?
Hurricane Michael: The Science Behind Another Very Active Hurricane Season
Onderzoek heeft gedanst rond de relatie tussen klimaatverandering en natuurrampen in het verleden, maar het opnieuw in kaart brengen van het probleem stelt wetenschappers in staat om de invloed van klimaatverandering op natuurrampen aan te wijzen. Als natuurrampen in intensiteit toenemen maar in frequentie dalen, krijgen extreme weersomstandigheden potentie in ...