Nowe badania sugerują, że nowy typ oddziałującej na siebie ciemnej materii może dostarczyć rozwiązań trzech bardzo różnych kosmicznych zagadek.
Pierwszą zagadką, którą można rozwiązać, jest ultragęsta grudka materii wykryta w układzie JVAS B1938+666który jest soczewkowany grawitacyjnie lub wyraźnie zniekształcony dzięki dziwactwu ogólna teoria względności. Drugie ma związek z widoczną „blizną” w strumieniu gwiazd tzw GD-1. Zasadniczo wygląda jak gęsty, niewidzialny obiekt przedarty przez strumień. I na koniec, mamy do czynienia z mylącym formowaniem się niezwykłej gromady gwiazd zwanej Fornax 6 w galaktyce satelitarnej Fornax Droga Mlecznaco mogłoby mieć miejsce, gdyby gęsta plama ciemnej materii działała jak pułapka grawitacyjna przechwytująca przechodzące gwiazdy.
Nowe badania dowodzą, że jeśli ciemna materia oddziałuje ze sobą, co mogłoby wyjaśnić wszystkie trzy te wyjątkowe sytuacje.” Uderzające jest to, że ten sam mechanizm działa w trzech zupełnie różnych miejscach – w odległym wszechświecie, w naszej galaktyce i w sąsiedniej galaktyce satelitarnej”, Hai-Bo Yu z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside i Centrum Eksperymentalnej Kosmologii i Instrumentacji, – napisano w oświadczeniu. „Wszystkie wykazują gęstości trudne do pogodzenia ze standardowym modelem ciemnej materii, ale powstają naturalnie w oddziałującej ze sobą ciemnej materii”.
Ale co tak naprawdę oznacza, że ciemna materia „oddziałuje” sama ze sobą i dlaczego miałoby to stanowić odchylenie od „standardowego” obrazu tej tajemniczej substancji?
Antyspołeczna ciemna materia nie może wyjaśnić tych tajemnic
Na początek przyjrzyjmy się szybko, czym tak naprawdę jest ciemna materia.
Ciemna materia stanowi około 85% materii we wszechświecie, co oznacza, że „przewyższa” zwykłą materię składającą się z gwiazd, planet, księżyców i naszych ciał w stosunku około pięciu do jednego. Naukowcy wiedzą, że ciemna materia nie może składać się z protonów, elektronów i neutronów, które tworzą atomy tworzące wszystko, co widzimy wokół nas, ponieważ cząstki te oddziałują ze światłem (dokładniej z promieniowaniem elektromagnetycznym) – a wszystko, co składa się na ciemną materię, nie.
Oznacza to również, że ciemna materia jest dla nas faktycznie niewidoczna i można ją wykryć jedynie poprzez jej interakcję z grawitacją i efekt domina, jaki wywiera na codzienną materię i światło. Osobno, najlepszą teorią ewolucji kosmicznej, jaką mamy do tej pory, jest standardowy model kosmologii, znany również jako model zimnej ciemnej materii lambda (LCDM). W modelu LCDM ciemna materia jest „zimna”, co oznacza, że jej cząsteczki poruszają się powoli i nie zderzają się, gdy się spotykają, zamiast tego przechodzą przez siebie, nie oddziałując niczym antyspołeczne kosmiczne duchy.
Zatem w przeciwieństwie do zimnej ciemnej materii, oddziałujące na siebie cząstki ciemnej materii mogą zderzać się ze sobą, wymieniając energię i pęd. Te interakcje mogą skutkować tak zwanym „zapadaniem się grawotermicznym”, tworząc gęste, zwarte jądra ciemnej materii.
„Różnica jest jak tłum ludzi, którzy się ignorują, a tłum, w którym wszyscy ciągle na siebie wpadają” – powiedział Yu. „W oddziałującej ze sobą ciemnej materii interakcje te mogą radykalnie zmienić kształt wewnętrznej struktury halo ciemnej materii. Ciemna materia, która oddziałuje ze sobą, może stać się wystarczająco gęsta, aby wyjaśnić te obserwacje”.
„Różnica jest jak tłum ludzi, którzy się ignorują, a tłum, w którym wszyscy ciągle na siebie wpadają” – powiedział Yu. „W oddziałującej ze sobą ciemnej materii interakcje te mogą radykalnie zmienić kształt wewnętrznej struktury aureoli ciemnej materii”.
Krótko mówiąc, ten przepis na samooddziałującą ciemną materię pozwala na otrzymanie gęstych jąder ciemnej materii o morfologii, która może wyjaśnić dziwne aspekty ciał astronomicznych, takie jak ultragęsta grudka materii obserwowana w JVAS B1938+666 i „blizna” GD-1 – ale nieoddziałująca ciemna materia nie jest w stanie tego zrobić. „Ciemna materia, która oddziałuje ze sobą, może stać się wystarczająco gęsta, aby wyjaśnić te obserwacje” – dodał Yu.
Wyniki badań zespołu opublikowano 9 kwietnia w czasopiśmie Listy z przeglądu fizycznego.
