La luce delle prime stelle può cambiare il nostro concetto di materia oscura

Una Grande Esplosione, forse, è stato sorprendente e drammatico, ma subito dopo l'Universo è oscurato, e per molto tempo. Gli scienziati ritengono che le prime stelle sono apparsi nel torbido brodo di materia dopo 200 milioni di anni dopo il caldo di inizio. Poiché i moderni telescopi non sono abbastanza sensibili per osservare la luce di queste stelle direttamente, gli astronomi alla ricerca di prove indirette della loro esistenza.

Ed ecco un gruppo di scienziati è riuscito a prendere il segnale è debole di queste stelle con l'aiuto di antenna radio dimensione con il coperchio tavolo chiamato EDGES. Imponenti le misure, che aprono una nuova finestra del precedente universo, mostrano che queste stelle sono apparsi dopo 180 milioni di anni dopo il Big Bang. Pubblicato in Nature lavoro suggerisce anche che gli scienziati possono ripensare, in cosa consiste la «materia oscura» è un tipo di materia invisibile.

I Modelli hanno dimostrato che le prime stelle, che evidenziato l'universo, erano blu e di breve durata. Hanno caricato l'universo in un bagno di luce ultravioletta. Il primo osservato il segnale di questo spazio all'alba lungo tempo è stato considerato «un segnale di assorbimento» — la caduta di luminosità su una certa lunghezza d'onda — chiamato il passaggio di luce e di influenzare le proprietà fisiche delle nubi di gas di idrogeno, il più diffuso elemento dell'universo.

Sappiamo che è caduta deve essere rilevata in onda parti dello spettro elettromagnetico alla lunghezza d'onda di 21 cm.

Complessa dimensione

All'inizio era una teoria che tutto questo ha predetto. Ma in pratica trovare un tale segnale risulta estremamente difficile. Tutto perché si intreccia con una serie di altri segnali in questa regione dello spettro, che è molto più forte — ad esempio, i comuni di frequenza radio e le onde radio da altri eventi nella nostra galassia. Il motivo per cui gli scienziati sono riusciti, era in parte nel fatto che l'esperimento è stato dotato di un sensibile ricevitore e una piccola antenna che consente di coprire un'area più ampia del cielo relativamente facile.

Per essere sicuri che qualsiasi calo di luminosità, che hanno trovato è dovuto la luce di stelle dell'universo primordiale, gli scienziati hanno esaminato lo spostamento Doppler. Questo effetto è un segno di un abbassamento di tono, quando davanti a te passa la macchina con le luci lampeggianti e la sirena. Allo stesso modo, poiché le galassie si stanno allontanando da noi a causa dell'espansione dell'universo, la luce si sposta verso il rosso delle lunghezze d'onda. Gli astronomi chiamano questo effetto «redshift».

Lo spostamento verso il Rosso dice uno scienziato, quanto la nube di gas si trova da Terra e da quanto spazio è stato emesso luce da lui. In questo caso, qualsiasi spostamento in luminosità, previsto per il 21 centimetri di lunghezza d'onda, indica il movimento del gas e la lontananza della sua posizione. Gli scienziati hanno misurato il calo di luminosità, che si è verificato in diversi spaziali periodi di tempo, fino a quando l'universo aveva solo 180 milioni di anni, e confrontato con la sua condizione attuale. Era la luce le prime stelle.

Salve, materia oscura

La storia non finisce qui. Gli scienziati sono rimasti sorpresi di scoprire che l'ampiezza del segnale è stato due volte in più rispetto alle previsioni. Questo suggerisce che il gas idrogeno è stato molto più freddo di quanto previsto dalla radiazione di fondo.

Questi risultati sono stati pubblicati in un articolo su Nature e abbandonato con gancio rotante per fisici teorici. Tutto perché la fisica è chiaro che in questo momento dell'esistenza dell'universo gas era facile da riscaldare, ma difficile da raffreddare. Per spiegare un ulteriore raffreddamento, associato al segnale, gas dovuto interagire con qualcosa di ancora più freddo. E l'unica cosa che era più freddo di gas cosmico nell'universo primordiale, e ' materia oscura. I teorici devono ora decidere se sono in grado di estendere il modello standard della cosmologia e fisica delle particelle, per spiegare questo fenomeno.

Sappiamo che la materia oscura cinque volte di più del normale, ma non sappiamo di che cosa si compone. È stato chiesto diverse opzioni di particelle che potrebbero comporre la materia oscura, e un favorito tra loro è poco interattivo massive particle (WIMP).

Una Nuova ricerca, tuttavia, suggerisce che una particella di materia oscura non dovrebbe essere molto più pesante del protone (che entra nel nucleo atomico insieme con il neutrone). Questo è significativamente inferiore di massa previsti per WIMP. L'analisi suggerisce anche che la materia oscura è più freddo del previsto, e si apre un affascinante la possibilità di utilizzare «21 centimetri cosmologia» come sonda di materia oscura nell'universo. Ulteriori scoperte con più ricevitori sensibili e meno rumore dal terreno radio possono rivelare più dettagli sulla natura della materia oscura e forse anche indicare la velocità con cui si muove.