Penemuan 'kerdil gelap' boleh membuka pintu untuk menyahkod misteri jirim gelap

DNVN - Kajian yang baru diterbitkan menunjukkan bahawa "kerdil gelap" misteri mungkin memberikan petunjuk penting, menyumbang kepada menjelaskan sifat sebenar jirim gelap - salah satu misteri terbesar kosmologi moden.

Kelas baharu objek bintang yang dicadangkan, dipanggil kerdil gelap, mungkin mengintai di tengah galaksi kita. Bintang-bintang yang samar dan berjisim rendah ini mungkin dikuasakan bukan oleh pelakuran nuklear, tetapi oleh pemusnahan zarah jirim gelap, yang boleh mendedahkan sifat sukar difahami salah satu misteri terbesar alam semesta. (Konsep artis). Sumber: SciTechDaily.

Diterbitkan dalam Jurnal Astrofizik dan Astrofizik Nuklear, pasukan penyelidik dari UK dan Hawaii memperkenalkan konsep kerdil gelap dan menerangkan cara manusia dapat mengesannya menggunakan instrumen sedia ada, termasuk Teleskop Angkasa James Webb. Nama "kerdil gelap" bukan kerana mereka sememangnya gelap, tetapi kerana mereka terikat rapat dengan jirim gelap - perkara yang kekal di tengah-tengah astrofizik dan kosmologi hari ini.

"Kami berpendapat bahawa 25% alam semesta terdiri daripada sejenis jirim yang tidak memancarkan cahaya, menjadikannya tidak kelihatan dengan mata kasar dan teleskop. Kami hanya dapat mengesannya melalui kesan gravitinya. Itulah sebabnya kami memanggilnya jirim gelap," jelas pengarang bersama kajian Profesor Jeremy Sakstein dari Universiti Hawaii.

Walaupun kewujudan jirim gelap telah disahkan dan saintis telah memerhatikan kelakuannya, sifat sebenar ia masih menjadi misteri. Sepanjang 50 tahun yang lalu, banyak hipotesis telah dicadangkan, tetapi tiada satu pun yang disokong oleh data eksperimen yang kukuh. Kajian seperti ini bertujuan untuk menyediakan kaedah praktikal untuk mendekati jawapan akhir.

Antara calon utama untuk jirim gelap ialah Zarah Besar Berinteraksi Lemah (WIMPs) – zarah dengan jisim yang sangat besar yang berinteraksi dengan sangat lemah dengan jirim biasa. Mereka melalui segala-galanya hampir tidak dapat dikesan, tidak memancarkan cahaya, tidak terjejas oleh daya elektromagnet, dan oleh itu tidak memantulkan cahaya dan kekal tidak kelihatan. WIMP hanya boleh dikesan secara tidak langsung melalui pengaruh gravitinya. Ini juga merupakan jenis jirim gelap yang diperlukan untuk kewujudan kerdil gelap.

Ilustrasi kerdil hitam. Sumber: Imej yang dicipta oleh kakitangan Sissa Medialab menggunakan Adobe Illustrator

"Barang gelap boleh berinteraksi secara graviti, jadi ia terperangkap oleh bintang dan terkumpul di dalamnya. Apabila itu berlaku, ia boleh berinteraksi dengan dirinya sendiri dan memusnahkan dirinya sendiri, melepaskan tenaga yang memanaskan bintang itu," jelas Sakstein.

Bintang biasa, seperti Matahari, bersinar melalui pelakuran nuklear dalam terasnya, apabila ia cukup besar untuk graviti memampatkan jirim ke titik di mana ia mencetuskan tindak balas antara nukleus atom, membebaskan sejumlah besar tenaga yang kita lihat sebagai cahaya. Orang kerdil gelap, sebaliknya, juga bersinar, tetapi tidak melalui gabungan nuklear.

"Kerdil gelap sangat kecil, hanya kira-kira 8 peratus jisim Matahari," kata Sakstein. Jisim rendah sedemikian tidak mencukupi untuk memulakan tindak balas gabungan. Jadi objek ini, walaupun biasa di alam semesta, biasanya hanya mengeluarkan cahaya samar-samar daripada tenaga yang dihasilkan oleh keruntuhan graviti kecil mereka, dan dipanggil kerdil coklat.

Walau bagaimanapun, apabila ia wujud di kawasan yang kaya dengan jirim gelap, seperti pusat Bima Sakti, kerdil perang boleh berubah menjadi bentuk lain. "Objek ini mengumpul bahan gelap, menjadikannya kerdil gelap," Sakstein menekankan. "Semakin banyak jirim gelap di sekeliling mereka, semakin banyak mereka terkumpul. Dan semakin banyak jirim gelap yang terkumpul, semakin banyak tenaga yang boleh mereka jana daripada pemusnahan mereka."

Tetapi semua teori ini hanya berfungsi untuk jenis jirim gelap tertentu. "Untuk wujudnya kerdil gelap, jirim gelap mesti dibuat daripada WIMP, atau mana-mana zarah besar yang boleh berinteraksi dengan diri mereka sendiri untuk mencipta bahan yang boleh dilihat," kata Sakstein. Teori lain, seperti axions, neutrino steril, atau zarah ultralight samar, terlalu ringan untuk menghasilkan kesan yang diingini. Hanya zarah besar yang boleh berinteraksi dan memusnahkan menjadi tenaga yang boleh dilihat akan memberikan tenaga yang mencukupi untuk kerdil gelap.

Tetapi untuk hipotesis ini sah, kaedah khusus untuk mengenal pasti kerdil gelap diperlukan. Jadi Sakstein dan rakan-rakannya mencadangkan tandatangan: Litium-7. Ini adalah unsur yang terbakar dengan sangat cepat dalam bintang biasa dan cepat hilang. "Jika anda menemui objek yang kelihatan seperti kerdil gelap, anda boleh menyemak kesan Lithium-7. Jika ia masih ada, ia tidak boleh menjadi kerdil coklat atau sesuatu seperti itu, "jelas Sakstein.

Instrumen moden seperti Teleskop Angkasa James Webb dianggap dapat mengesan objek yang sangat sejuk seperti kerdil gelap. Sakstein mencadangkan pendekatan yang berbeza: "Pilihan lain ialah melihat keseluruhan populasi dan kemudian bertanya secara statistik sama ada populasi tambahan kerdil gelap harus disertakan untuk mencirikannya dengan lebih baik."

Jika saintis mengenal pasti satu atau lebih kerdil gelap pada tahun-tahun akan datang, adakah itu cukup untuk menyokong hipotesis bahawa jirim gelap terdiri daripada WIMP? "Agak kuat," jawab Sakstein. "Dengan calon jirim gelap terang, seperti axions, saya tidak fikir kita akan menemui apa-apa yang kelihatan seperti kerdil gelap. Mereka tidak terkumpul di dalam bintang. Jika kita menemui kerdil gelap, ia akan menjadi bukti kukuh bahawa jirim gelap adalah besar dan berinteraksi kuat dengan dirinya sendiri tetapi hanya lemah dengan model standard. Ini termasuk WIMP dan beberapa model eksotik yang lain."

Walau bagaimanapun, beliau juga menyatakan bahawa penemuan kerdil gelap tidak semestinya bermakna jirim gelap adalah WIMP, tetapi ia boleh menjadi WIMP atau bentuk jirim lain yang berkelakuan rapat seperti WIMP.

Jika hipotesis ini disahkan, ia akan membuka hala tuju penyelidikan baharu, yang berpotensi memberi penerangan tentang salah satu misteri terbesar alam semesta.

La Khe (Menurut SciTech Daily)

Sumber: https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/phat-hien-sao-lun-toi-co-the-mo-canh-cua-giai-ma-bi-an-vat-chat-toi/20250905082132203