Liczą, ale nadal się nie zgadza. W teoriach o ciemnej materii ewidentnie czegoś brakuje
Obserwacje prowadzone za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble'a oraz Bardzo Dużego Teleskopu w Chile doprowadziły naukowców do wniosku, że w opisie zachowania ciemnej materii czegoś brakuje.
Najogólniej mówiąc ów brakujący element może wyjaśnić dlaczego naukowcy obserwują znaczącą rozbieżność między obserwacjami zagęszczeń ciemnej materii w masywnych gromadach galaktyk a teoretycznymi symulacjami komputerowymi rozłożenia ciemnej materii w takich gromadach. Najnowsze wyniki wskazują bowiem, że niektóre mniejsze zagęszczenia ciemnej materii mogą odpowiadać za efekty soczewkowania aż dziesięciokrotnie silniejsze niż przewidywano.
Ciemna materia to niewidoczna materia, która pozwala utrzymać w jednym miejscu gwiazdy, pył i gaz tworzące poszczególne galaktyki
Ta tajemnicza materia stanowi większość materii w naszej galaktyce i odpowiada za jej wielkoskalową strukturę. Ponieważ jednak ciemna materia nie emituje, nie pochłania i nie odbija żadnego promieniowania, o jej obecności wiemy tylko dzięki jej wpływowi grawitacyjnemu na otoczenie.
Gromady galaktyk to ogromne skupiska ciemnej materii
Gromady galaktyk to z kolei najmasywniejsze struktury we wszechświecie, które jednocześnie są największymi rezerwuarami ciemnej materii. Gromady składają się z pojedynczych galaktyk, które utrzymywane są blisko siebie głównie przez oddziaływanie grawitacyjne ciemnej materii.
Gromady galaktyk stanowią idealne laboratoria do sprawdzania czy symulacje numeryczne wszechświata prawidłowo odtwarzają to, co widzimy w zjawiskach soczewkowania grawitacyjnego. Przeprowadziliśmy naprawdę dużo testów danych w ramach naszego badania i jesteśmy przekonani, że ten rozdźwięk wskazuje, że jakiegoś fizycznego elementu brakuje albo w symulacjach, albo w naszej wiedzy o ciemnej materii.
- mówi Massimo Meneghetti z Obserwatorium UNAF w Bolonii.
Najprościej mówiąc, jakiejś cechy prawdziwego Wszechświata w ogóle nie uwzględniamy w naszych obecnych modelach teoretycznych. To może wskazywać na jakąś lukę w naszej wiedzy o naturze ciemnej materii
- dodaje Priyamvada Natarajan z Uniwersytetu Yale.
Rozkład ciemnej materii w gromadach galaktyk mierzy się ilością wywoływanych przez nią efektów soczewkowania grawitacyjnego. Oddziaływanie grawitacyjnej ciemnej materii skupiającej się w gromadzie galaktyk powiększa i zakrzywia promieniowanie emitowane przez obiekty znajdujące się za nią. Dzięki temu zjawisku dokoła gromady możemy obserwować zniekształcone galaktyki tła. Soczewkowanie grawitacyjne często prowadzi do powstania wielokrotnych obrazów tej samej odległej galaktyki.
Mniejsze zagęszczenia ciemnej materii w większych zagęszczeniach ciemnej materii
Co do zasady im więcej ciemnej energii w gromadzie, tym bardziej zniekształcone są obrazy dalszych galaktyk. Obecność niewielkich zagęszczeń ciemnej materii związanych z pojedynczymi galaktykami gromady tylko intensyfikuje te zniekształcenia. Można zatem śmiało powiedzieć, że gromada galaktyk działa jak ogromna soczewka, wewnątrz której znajdują się dodatkowe mniejsze soczewki.
Wyjątkowa ostrość kamer WFC3 oraz ACS zainstalowanych na Hubble'u połączona z widmami uzyskanymi za pomocą Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) pozwoliła naukowcom stworzyć precyzyjne, wysokiej rozdzielczości mapy ciemnej materii w trzech gromadach galaktyk.
Ku zaskoczeniu naukowców, oprócz dramatycznych łuków i wydłużonych kształtów odległych galaktyk powstałych na skutek soczewkowania grawitacyjnego każdej gromady, Hubble zarejestrował także zaskakująco dużą liczbę mniejszych łuków i zniekształconych obrazów odległych galaktyk, rozsianych w pobliżu jądra każdej z gromad, tam gdzie znajdują się najmasywniejsze galaktyki.
Astronomowie uważają, że za te wewnętrzne soczewki odpowiada grawitacja zagęszczeń materii w poszczególnych galatykach gromady. Obserwacje spektroskopowe pozwoliły zmierzyć prędkość gwiazd znajdujących się w kilku z tych galaktyk, co z kolei pozwoliło ustalić ich masy.
Prędkość gwiazd pozwoliła nam oszacować masy poszczególnych galaktyk,a tym samym także zawartej w nich ciemnej materii
- mówi Pietro Bergamini z Obserwatorium w Bolinii.
Łącząc zdjęcia z Hubble'a z widmami z VLT, astronomom udało się zidentyfikować liczne wilokrotne obrazy tych samych galaktyk tła. Dzięki temu udało się stworzyć dobrze skalibrowaną, wysokiej rozdzielczości mapę rozkładu masy ciemnej materii w każdej z gromad.
Porównanie map ciemnej materii z próbkami symulowanych gromad galaktyk o podobnej masie, znajdujących się w podobnej odległości wykazało, że modele komputerowe nie wykazują tak wielu małych zagęszczeń ciemnej materii wokół pojedynczych galaktyk gromady.
Póki co jednak, astronomowie mają zamiar dalej badać naturę i właściwości ciemnej materii z nadzieją, że z czasem uda się dokładnie ustalić jej prawdziwą naturę.
Nie przegap nowych tekstów. Obserwuj Spider's Web w Google News.
