Przejdź do treści

Możliwe oddziaływanie ciemnej materii ze sobą

Wyniki obserwacji zderzenia galaktyk sugerują, że ciemna materia może oddziaływać z inną ciemną materią inaczej niż za pomocą sił grawitacji. Takie wnioski wysnuli badacze na podstawie obserwacji wykonanych naziemnym teleskopem VLT oraz Kosmicznym Teleskopem Hubble'a.

Europejskie Obserwatorium Południowe poinformowało o wynikach badań zachowania ciemnej materii w trakcie zderzenia aż czterech galaktyk w gromadzie Abell 3827. Naukowcy prowadzili obserwacje za pomocą spektrografu MUSE zamontowanego na teleskopie VLT w Obserwatorium Paranal w Chile oraz znajdującego się na orbicie okołoziemskiej Kosmicznego Teleskopu Hubble'a.

Ciemna materia ciągle pozostaje zagadką dla astronomów i fizyków. O jej obecności wiadomo na podstawie oddziaływań grawitacyjnych ze zwykłą materią, ale do tej pory nie udało jej się wykryć w inny sposób. Wszystkie galaktyki są otoczone skupiskami ciemnej materii, której obecność stanowi wyjaśnienie obserwowanych krzywych rotacji galaktyk. Dodatkowo, dzięki ciemnej materii galaktyki takie, jak Droga Mleczna, nie rozpadają się pod wpływem swojej rotacji. Ciemna materia stanowi kilkukrotnie większy procent masy/energii Wszechświata niż zwykła materia barionowa (czyli materia obserwowana w gwiazdach, galaktykach).

Aby dokładniej badać ciemną materię astronomowie wykorzystują zjawiska soczewkowania grawitacyjnego. Gdy światło odległej galaktyki przechodzi w pobliżu innej galaktyki lub zgrupowania galaktyk, bieg promieni świetlnych ulega zaburzeniu na skutek obecności silnego pola grawitacyjnego. Wokół galaktyki (zrupowania galaltyk) powstają zniekształcone obrazy odleglejszego obiektu. Czasoprzestrzeń jest zaburzana przez grawitację zwykłej materii galaktyki (zgrupowania galaktyk), ale dodatkowo także przez grawitację ciemnej materii. To pozwala zbadać jej rozmieszczenie.

Tego typu analizy naukowcy przeprowadzili w przypadku kolizji czterech galaktyk w gromadzie Abell 3827. Porównali rozmieszczenie skupisk ciemnej materii z pozycjami jasnych galaktyk. Okazało się, że jedno ze skupisk ciemnej materii jest nieco odseparowane od swojej galaktyki - znajduje się 5000 lat świetlnych za galaktyką. Taki odstęp można wyjaśnić, jeśli ciemna materia w chociaż w małych stopniu oddziałuje ze sobą inaczej niż za pomocą grawitacji.

Naukowcy z grupy, którą kierował Richard Massey z Durham University, wskazują, że powodem opóźnienia ciemnej materii nie są siły grawitacyjne, ale potrzebne są dalsze symulacje komputerowe potencjalnych innych efektów, które mogły do tego doprowadzić i obserwacje kolejnych zderzeń galaktyk.

Przesunięcie jest wyraźnie widoczne w przypadku jednej z galaktyk, natomiast trzy pozostałe biorące udział w zderzeniu także mają oddzieloną od siebie ciemną materią, ale ze względu na mniej korzystne usytuowanie obiektów w zjawisku soczewkowania grawitacyjnego nie można tego stwierdzić z odpowiednia pewnością.

Podobne wnioski uzyskano także niedawno w innych badaniach dotyczących zderzeń pomiędzy gromadami galaktyk. Analizowano wtedy 72 takie zderzenia i ustalono, iż ciemna materia występująca w gromadach galaktyk w niewielkim stopniu oddziałuje ze sobą. W najnowszych badaniach być może mamy do czynienia z procesem, który trwa dużo dłużej niż zderzenia gromad galaktyk, ale nie da się tego na razie stwierdzić. Może to być bardzo mały efekt działający przez kilka miliardów lat, ale znacznie krótszy czasowo (np. 100 milionów lat) ale nieco intensywniejszy.

Wyniki badań zostały przedstawione w artykule, który ukazał się 15 kwietnia 2015 r. w czasopiśmie naukowym „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”.

Więcej informacji:

Źródło: ESO.

Na zdjęciu:
Gromada galaktyk Abell 3827. Na zdjęcie z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a nałożono kontury wskazujące rozmieszczenie ciemnej materii. Widać wyraźne przesunięcie pomiędzy jedną z galaktyk, a jej skupiskiem ciemnej materii. Źródło: ESO/R. Massey.