Dunkle Materie ist der Schlüssel zum kosmischen Rätsel

Forscher von SISSA vermuten, dass kleine Halos aus dunkler Materie im Universum das Vorhandensein ursprünglicher Magnetfelder offenbaren könnten, was neue Einblicke in das frühe Universum und die Natur kosmischer Magnetfelder bieten könnte. Bildnachweis: SciTechDaily.com

Wir wissen nicht, wie Magnetfelder entstehen. Neue theoretische Forschungen zeigen uns nun, wie der unsichtbare Teil unseres Universums uns dabei helfen könnte, ihn zu entdecken, was auf einen ursprünglichen Ursprung hindeutet, sogar innerhalb einer Sekunde des Universums. die große Explosion.

Kleine im Universum verstreute Halos aus dunkler Materie könnten als hochempfindliche Sonden für ursprüngliche Magnetfelder dienen. Dies ist das Ergebnis einer theoretischen Studie, die von SISSA durchgeführt und in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Briefe zur körperlichen Untersuchung.

Überall im Universum gibt es Magnetfelder in enormen Ausmaßen. Ihre Ursprünge sind jedoch unter Wissenschaftlern immer noch umstritten. Eine interessante Möglichkeit besteht darin, dass die Magnetfelder kurz vor der Geburt des Universums selbst entstanden sind, es sich also um ursprüngliche Magnetfelder handelt.

In der Studie zeigten die Forscher, dass Magnetfelder, wenn sie tatsächlich primitiv wären, im kleinen Maßstab zu erhöhten Störungen der Dichte der Dunklen Materie führen könnten. Der ultimative Effekt dieses Prozesses wäre die Bildung kleiner Halos aus dunkler Materie, deren Entdeckung auf die ursprüngliche Natur von Magnetfeldern hinweisen würde.

Somit kann in einem scheinbaren Paradoxon der unsichtbare Teil unseres Universums nützlich sein, um die Natur einer Komponente des sichtbaren Teils zu bestimmen.

In der Studie zeigten die Forscher, dass Magnetfelder, wenn sie tatsächlich primitiv wären, im kleinen Maßstab zu erhöhten Störungen der Dichte der Dunklen Materie führen könnten. Der ultimative Effekt dieses Prozesses wäre die Bildung kleiner Halos aus dunkler Materie, deren Entdeckung auf die ursprüngliche Natur von Magnetfeldern hinweisen würde. Bildnachweis: Lucy Krastica

Hervorhebung der Entstehung von Magnetfeldern

„Magnetfelder existieren überall im Universum“, erklärt Pranjal Raligankar von SISSA, Autor des Artikels. „Eine mögliche Theorie zu ihrer Entstehung legt nahe, dass die bisher beobachteten Exemplare in den frühen Stadien unseres Universums entstanden sein könnten. Diesem Vorschlag fehlt jedoch eine Erklärung im Standardmodell der Physik.“

Um diesen Aspekt zu beleuchten und einen Weg zu finden, „primitive“ Magnetfelder zu erkennen, schlagen wir in dieser Arbeit eine Methode vor, die als „indirekt“ definiert werden kann. Unser Ansatz basiert auf der Frage: Welche Wirkung haben Magnetfelder auf Dunkle Materie? Es ist bekannt, dass es keine direkte Interaktion gibt. Raligankar erklärt jedoch: „Es gibt etwas Indirektes, das durch die Schwerkraft geschieht.“

Direkt aus dem primitiven Universum

Ursprüngliche Magnetfelder könnten die Dichte von Elektronen und Protonen im Uruniversum weiter stören. Wenn sie sehr groß werden, beeinflussen sie die Magnetfelder selbst. Das Ergebnis ist die Unterdrückung kleinräumiger Schwankungen.

„In der Studie haben wir etwas Unerwartetes gezeigt“, erklärt Raligankar. Die Zunahme der Baryonendichte führt zu einer Zunahme von Störungen der Dunklen Materie ohne die Möglichkeit einer späteren Aufhebung. Dies würde dazu führen, dass es in kleinen Maßstäben kollabiert und winzige Halos aus dunkler Materie entstehen.

Das Ergebnis, fährt der Autor fort, ist, dass Schwankungen in der Dichte der baryonischen Materie zwar aufgehoben werden, sie jedoch immer noch Spuren in kleinen Halos hinterlassen, und zwar allein durch Gravitationswechselwirkungen.

„Diese theoretischen Ergebnisse deuten auch darauf hin, dass die Häufigkeit kleiner Halos nicht durch das aktuelle Vorhandensein ursprünglicher Magnetfelder bestimmt wird, sondern durch ihre Stärke im ursprünglichen Universum“, schließt Pranjal Raligankar. Somit würde die Entdeckung kleiner Halos aus dunkler Materie die Hypothese stärken, dass sich Magnetfelder sehr früh bildeten, sogar innerhalb einer Sekunde nach dem Urknall.

Referenz: „Mikrohalos dunkler Materie aus ursprünglichen Magnetfeldern“ von Pranjal Raligankar, 8. Dezember 2023, Briefe zur körperlichen Untersuchung.
doi: 10.1103/PhysRevLett.131.231002