Ciemna materia oddziałuje na siebie? Naukowcy mówią "jak najbardziej"
Nowe badania przeprowadzone przez naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside sugerują, że pewien odmienny model ciemnej materii mógłby wyjaśnić szereg zagadkowych zjawisk kosmicznych, które od dawna stanowią wyzwanie dla astronomów.
Zjawisko ciemnej materii
Ciemna materia to być może najbardziej enigmatyczny element naszego kosmosu. Stanowi około 85 proc. całej materii we wszechświecie, jednak nie można jej bezpośrednio zaobserwować. W dominującym modelu naszego zrozumienia procesów astronomicznych traktuje się ją jako zimną i bezzderzeniową, co oznacza, że jej cząstki przechodzą przez siebie bez wzajemnego oddziaływania.
Chociaż model ten sprawdza się w dużych skalach, ma trudności z wyjaśnieniem niektórych gęstych i zwartych struktur. Nowe badania naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego skupiają się na teoretycznych założeniach ciemnej materii oddziałującej na siebie (SIDM), czyli przypadków, gdzie cząstki zderzają się i wymieniają energią. Oddziaływania te mogą wywołać proces znany jako zapadnięcie grawitotermiczne, w wyniku którego powstają jądra o niezwykle wysokiej gęstości. Te skupiska mogą osiągać masę około miliona razy większą od masy Słońca.
Analizowane przypadki
Naukowcy przeanalizowali trzy przypadki możliwego oddziaływania ciemnej materii na siebie. Jednym jest układ soczewki grawitacyjnej odległej galaktyki JVAS B1938+666, w którym astronomowie wykryli niewielkie, ale silne zniekształcenie. To zwężenie sugeruje obecność niewidzialnego i gęstego obiektu, który za pomocą grawitacji zakrzywia światło.
Drugim przykładem jest strumień gwiazd GD-1, długi szlak w obrębie Drogi Mlecznej. Strumień ten wykazuje wzór szczelin i odgałęzień, tak jakby coś niewidzialnego przeszło przez niego i zakłóciło jego strukturę. Trzeci przykład dotyczy gromady gwiazd Fornax 6. Jej zwarta struktura była trudna do wyjaśnienia przy użyciu konwencjonalnych modeli, ale gęsta grudka ciemnej materii mogłaby działać jak kotwica grawitacyjna, przyciągając gwiazdy do siebie.
Nowe odkrycie
Łącząc te obserwacje, nowe badania oferują spójne wyjaśnienie zjawisk, które wcześniej wymagały odrębnych interpretacji. Zamiast odwoływać się do różnych procesów w każdym przypadku, model z wykorzystaniem SIDM może łatwo je wszystkie wytłumaczyć.
Wyniki badań wskazują również, że oddziaływania na małą skalę w obrębie ciemnej materii mogą odgrywać większą rolę w kształtowaniu struktur kosmicznych. Jeśli te ustalenia zostaną potwierdzone, może to doprowadzić do zmian w sposobie modelowania przez naukowców powstawania i ewolucji galaktyk.
Badania zostały opublikowane w czasopiśmie Physical Review Letters.
