Karanlık foton karanlık madde, radyo teleskopları kullanılarak doğrudan tespit edilebilir mi?

Evrendeki ışığı yaymayan, soğurmayan veya yansıtmayan madde olan karanlık madde, geleneksel teleskoplar veya diğer görüntüleme teknolojileri kullanılarak doğrudan tespit edilemez. Bu nedenle astrofizikçiler, onlarca yıldır karanlık maddeyi tespit etmek için alternatif yöntemler bulmaya çalışıyorlar.

Tsinghua Üniversitesi, Purple Mountain Gözlemevi ve Pekin Üniversitesi’ndeki araştırmacılar yakın zamanda, radyo teleskoplarını kullanarak karanlık madde adayları olan karanlık fotonları doğrudan tespit etme olasılığını araştıran bir çalışma yürüttüler. Onların makalesi, yayınlanan Fiziksel İnceleme Mektuplarınormal maddede fotonların elektromanyetizmayı nasıl taşıdığına benzer şekilde, karanlık maddede bir kuvvet taşıyabilecek varsayımsal parçacıklar olan karanlık fotonlar için gelecekteki aramaları bilgilendirebilir.

“önceki çalışmamız Çalışmayı yürüten araştırmacılardan biri olan Haipeng An, Phys.org’a verdiği demeçte, “güneş koronasında karanlık fotonların fotonlara dönüşümünü inceledi.”

“Bu süreç, serbest elektronların karanlık foton alanları tarafından uyarılmasını içerir ve bu da normal fotonların yayılmasına yol açar. Bu çalışmayı temel alarak, Jia ve ben serbest elektronları bombeli bir teleskopta elektromanyetik sinyalleri indüklemek için kullanmayı ve ardından FAST teleskopunu kullanmayı düşündük. ara böyle bir sinyal ara.”

Kısa bir süre sonra, karanlık fotonla ilgili elektromanyetik sinyalleri aramak için bombeli teleskopların kullanımını keşfetmeye başladılar. An ve meslektaşları, karanlık maddenin göreli olmayan doğası nedeniyle, bu tür teleskoplardaki yansıtıcının küresel olması gerektiğini ve sinyal alıcısı bu kürenin merkezine yerleştirilmelidir.

Bununla birlikte, Çin’deki beş yüz metre açıklıklı küresel radyo teleskopu (FAST) gibi mevcut çanak radyo teleskopları, uzak radyo sinyallerini gözlemlemek için tasarlanmıştır, bu nedenle çanaklarının şekli paraboliktir ve alıcı noktaya yerleştirilmiştir. odak.

Bu, karanlık fotonlar tarafından indüklenen elektromanyetik sinyallerin alıcılarında yoğunlaşmayacağı anlamına geliyordu.

An, “Bu farkındalığın ardından geçici olarak bu fikirden vazgeçtik” dedi. “2021 yazında, FAST teleskopunun nasıl çalıştığının ayrıntılarını incelediğim FAST sitesinde düzenlenen UFITS kozmoloji yaz okulunda karanlık madde hakkında dersler vermeye davet edildim. Alıcının çanağın üzerinde asılı olduğunu öğrendim. teleskop farklı yönlerden gelen radyo dalgalarını gözlemleyebilecek şekilde hareket edebilirdi.Sonra, karanlık foton karanlık madde kaynaklı EM dalgalarının alıcıya odaklanmamasına rağmen, EM alanının tepede bir dağılım oluşturabileceği fikrine vardım. çanak ve bu dağılım teorik olarak doğru bir şekilde hesaplanabilir.”

An’ın sonraki teorik tahminlerine göre, radyo teleskoplarındaki hareketli alıcı, farklı konumlardaki elektromanyetik sinyalleri toplayabilmelidir. Alıcı tarafından toplanan sinyaller daha sonra teori tarafından tahmin edilen dağılımlarla karşılaştırılabilir, bu da teleskopların karanlık foton kaynaklı sinyallere duyarlılığını artırmaya yardımcı olur.

An, “Meslektaşlarımızla birlikte bu sinyali hesaplamaya başladık” dedi. “Şaşırtıcı bir şekilde, dağılımı dikkate almadan, olağanüstü hassasiyetle, karanlık foton karanlık madde kaynaklı sinyalin alıcıya odaklanmadığı gerçeğine rağmen, FAST teleskobunun hassasiyetinin CMB kısıtlamasını çoktan aştığını bulduk. Bu, karanlık maddenin karanlık fotonlardan oluşması ve doğru kütle bölgesinde olması durumunda FAST teleskobunun karanlık maddeyi keşfedebileceği anlamına gelir.”

Karanlık fotonları aramak için önerdikleri yöntemin uygulanabilirliğini daha fazla değerlendirmek için An ve meslektaşları, Çin’in Guizhou bölgesindeki dağlardaki bir köyde bulunan FAST radyo teleskopu tarafından toplanan gözlem verilerini de analiz ettiler. Bu veriler, aynı zamanda son makalenin ortak yazarlarından biri olan Prof. Xiaoyuan Huang tarafından sağlandı.

An, “Verileri analiz ettik ve modele en katı sınırı 1–1,5 GHz frekans aralığında yerleştirdik” dedi. “Karanlık foton karanlık maddesinin dipol antenlerde elektrik sinyallerini indükleyebileceğini ve göreli olmayan doğası nedeniyle hassasiyeti artırmak için interferometri teknolojisini kullanabileceğimizi fark ettik. Bu nedenle, LOFAR teleskobunun ve gelecekteki SKA’nın potansiyel hassasiyetini hesaplıyoruz. teleskop ve her ikisinin de karanlık foton karanlık maddeyi keşfetme potansiyeline sahip olduğunu bul. ”

Genel olarak, bu araştırma ekibi tarafından yürütülen analizler, radyo teleskoplarının potansiyel olarak karanlık fotonların doğrudan tespitini sağlayabileceğini öne sürüyor. Böylece çalışmaları, devam eden karanlık foton arayışında, özellikle ultra hafif karanlık fotonlarda ufukları genişletebilir.

An, “1960’ların başında, radyo astronomisinde araştırma yürütürken, Penzias ve Wilson beklenmedik bir düşük seviyeli arka plan gürültüsüne rastladılar” dedi. “Bu gürültünün daha sonra kozmik mikrodalga arka plan radyasyonu olduğu doğrulandı ve evrenin erken sıcak genişlemesi için önemli kanıtlar sağladı. Ultra hafif karanlık fotonlar, fotonlarla kinetik karışım yoluyla foton benzeri elektromanyetik etkileşimler sergiler. Dağınık karanlık madde adayı olarak evrende ultra hafif karanlık fotonlar, kozmik mikrodalga arka plan radyasyonuna benzer davranışlar sergileyebilir. Modern radyo teleskoplarıyla dikkatli bir şekilde dinlendiğinde, karanlık dünyadan anlaşılması zor fısıltılar duyulabilir.”

Ultra hafif karanlık fotonlar, belirli frekanslara sahip karanlık elektromanyetik alanlara benzer şekilde davranabilir ve bu araştırma ekibi, kozmik mikrodalga arka planını gözlemlemek için yaygın olarak kullanılan aletler olan radyo teleskopları kullanılarak potansiyel olarak tespit edilebileceğini gösterdi. Gelecekte, teorik değerlendirmeleri, büyük ölçekli radyo teleskop gözlemlerine dayanan karanlık foton karanlık madde araştırmaları için bilgi sağlayabilir.

An, “Çalışmamız radyo astronomisinde yeni bir alt alan açabilir” diye ekledi. “Şimdi LOFAR ve MeerKAT teleskoplarından gelen verilerde karanlık fotonlu karanlık madde sinyallerini aramayı planlıyoruz. Ayrıca bu fikri, başka bir rekabetçi ultra hafif karanlık madde adayı olan eksenel karanlık maddeyi aramak için de uygulamayı planlıyoruz.”

© 2023 Bilim X Ağı