Ciemna materia – nowa teoria
Naukowcy uważają, że ciemna materia stanowi około 85 proc. Wszechświata. Jej natura nie została dobrze poznana, ale pewnym jest nie odbija ona światła. Klasyczna materia pochłania, odbija i emituje światło, ciemnej materii nie można zobaczyć bezpośrednio, co utrudnia jej wykrycie. Nowa teoria stara się wytłumaczyć jej istnienie i działanie.
Teoria nazwana „samoistnie oddziałującą ciemną materią” (SIDM) zakłada, że cząstki ciemnej materii samoistnie oddziałują ze sobą za pomocą ciemnej siły, silnie zderzając się ze sobą w pobliżu centrum galaktyki.
W pracy opublikowanej w The Astrophysical Journal Letters, zespół badawczy kierowany przez Hai-Bo Yu, profesora fizyki i astronomii na University of California, Riverside, twierdzi, że SIDM może wyjaśnić zagadki astrofizyki związane z ciemną materią.
„Pierwszą zagadką, którą nowa teoria może wyjaśnić jest halo ciemnej materii o dużej gęstości w masywnej galaktyce eliptycznej. Halo zostało wykryte dzięki obserwacjom silnego soczewkowania grawitacyjnego, a jego gęstość jest tak wysoka, że jest to niezwykle mało prawdopodobne w dominującej teorii zimnej ciemnej materii. Po drugie, halo ciemnej materii w galaktykach ultra-rozproszonych ma bardzo niską gęstość i trudno je wyjaśnić za pomocą teorii zimnej ciemnej materii” – Yu.
Halo ciemnej materii składa się z niewidzialnej materii, która przenika i otacza galaktykę lub gromadę galaktyk. Soczewkowanie grawitacyjne ma miejsce, gdy światło podróżujące przez wszechświat z odległych galaktyk zostaje „zagięte” wokół masywnych obiektów. Obecnie dominująca teoria zimnej ciemnej materii (CDM) zakłada, że cząstki ciemnej materii są bezkolizyjne. Jak sama nazwa wskazuje, galaktyki ultra-rozproszone mają wyjątkowo niską jasność, a rozkład ich gwiazd i gazu jest rozproszony.
Aby wykazać, że SIDM może rozwiązać zagadki astrofizyki, zespół przeprowadził pierwsze symulacje o wysokiej rozdzielczości tworzenia struktur kosmicznych z silnymi samo-interakcjami ciemnej materii w odpowiednich skalach masy dla silnie soczewkującego halo i galaktyk ultra-rozproszonych.
„Te samo-interakcje prowadzą do transferu ciepła w halo, co różnicuje gęstość halo w centralnych regionach galaktyk. Innymi słowy, niektóre halo mają wyższą gęstość centralną, a inne niższą, w porównaniu do ich odpowiedników CDM, a szczegóły zależą od historii ewolucji kosmicznej i środowiska poszczególnych halo” – powiedział Ethan Nadler badacz z Carnegie Observatories i University of Southern California.
Według zespołu, te zagadki stanowią ogromne wyzwanie do wyjaśnienia dla standardowego paradygmatu CDM.
„CDM stoi przed wyzwaniem wyjaśnienia tych zagadek. SIDM jest prawdopodobnie przekonującym kandydatem do pogodzenia dwóch przeciwnych skrajności. Żadne inne wyjaśnienie nie jest prawdopodobne. Teraz istnieje intrygująca możliwość, że ciemna materia może być bardziej złożona i żywa, niż się spodziewaliśmy” – mówi Daneng Yang z University of California, Riverside.
Badania demonstrują również moc badania ciemnej materii poprzez obserwacje astrofizyczne, przy użyciu symulacji komputerowych tworzenia się struktur kosmicznych.
Emil Gołoś
