Raspršivanje tamne materije može se dogoditi na pravoj rezonanci u malim galaksijama

Čestice tamne materije mogu se raspršiti jedna protiv druge samo kad pogode odgovarajuću energiju, prema novom istraživanju objavljenom u časopisima Physical Review Letters. Ovo može objasniti zašto galaksije različitih veličina poprimaju oblik koji čine.

Tamna materija je tajanstveni i nepoznati oblik materije koji danas čini više od 80% materije u Svemiru - za koju se vjeruje da je odgovorna za formiranje zvijezda i galaksija svojim gravitacijskim povlačenjem, što dovodi do našeg postojanja.

Kao što autor članka Hitoshi Murayama, profesor sa Sveučilišta California Berkeley sa Sveučilišta Berkeley i Institut za fiziku i matematiku Kavli, glavni istraživač svemira, kaže: „Mračna materija je zapravo naša mama koja nas je rodila. Ali nismo je upoznali; nekako smo se rodili. Tko je ona? To je pitanje koje želimo znati. "

Astronomi su primijetili kako se čini da se tamna tvar ne zbližava u malim galaksijama, ali njihova gustoća naglo dostiže maksimum u većim sustavima poput klastera galaksija. Zagonetka je zašto se različiti sustavi ponašaju različito (Kavli IPMU - Kavli IPMU izmijenio je ovu brojku na temelju slike koju je pripisala NASA, STScI)

Astronomi su već otkrili da se tamna tvar ne zbližava toliko koliko računalne simulacije sugeriraju da bi trebale. Ako je gravitacija jedina sila koja pokreće tamnu materiju, samo se povlači i nikad ne gura, onda bi tamna tvar trebala postati vrlo gusta prema središtu galaksija. Međutim, u nekim slučajevima - posebno male slabašne galaksije koje se nazivaju patuljasti sferoidi - čini se da tamna materija ne postaje toliko gusta kao što se očekuje prema njihovim središtima.

Ova bi se zagonetka mogla riješiti ako se tamna tvar rasprši jedna s drugom poput bilijarnih kuglica, omogućavajući im ravnomjernije raspoređivanje nakon sudara.

Jedan problem ove ideje je da se čini da se tamna tvar skuplja u većim sustavima, poput klastera galaksija. Zbog čega se tamna tvar ponaša drugačije između patuljastih sferoida i nakupina galaksija? Međunarodni tim istraživača s instituta u Japanu, Njemačkoj i Austriji razvio je objašnjenje kojim bi mogao riješiti ovu zagonetku i konačno otkriti što je tamna tvar.

Kineski fizičar Xiaoyong Chu, postdoktorski istraživač s Austrijske akademije znanosti, objašnjava: "Ako se tamna tvar raspršuje jedna s drugom samo malom, ali vrlo posebnom brzinom, to se može često dogoditi u patuljastim sferoidima gdje se polako kreće, ali to je rijetka u grozdovima galaksija u kojima se kreće brzo. To treba pogoditi rezonancu. "

Rezonanca je uobičajena pojava s kojom se susrećemo svakodnevno. Na primjer, ističe Murayama, da biste dobili više kisika iz čaše vina kako bi ispuštao više arome i omekšao njen okus, trebate je vrtjeti pravom brzinom. Ili na starom analognom radiju okrenete kotačić kako biste pronašli pravu frekvenciju za prilagođavanje omiljenoj postaji.

Tim sumnja da upravo to čini tamna tvar.

Murayama nastavlja: "Koliko znamo, ovo je najjednostavnije objašnjenje slagalice. Uzbuđeni smo jer možemo znati što je tamna tvar uskoro. "

No, kolumbijski istraživač Camilo Garcia Cely, postdoktorski istraživač u Njemačkoj Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) u Njemačkoj, kaže da tim nije bio uvjeren u to da će takva jednostavna ideja ispravno objasniti podatke.

Cely kaže: "Prvo smo bili pomalo skeptični da će ova ideja objasniti podatke promatranja; ali jednom kad smo ga isprobali, djelovalo je poput šarma! "

Tim vjeruje da nije slučajno što bi tamna tvar mogla pogoditi točno odgovarajuću notu.

Cely nastavlja: „U prirodi postoje mnogi drugi sustavi koji pokazuju slične nesreće: u zvijezdama alfa čestice udaraju u rezonancu berilija, koji zauzvrat pogađa rezonancu ugljika, stvarajući građevne blokove koji su potakli život na Zemlji. Sličan se postupak događa s subatomskom česticom koja se zove fi. "

Chu nastavlja: "To također može biti znak da naš svijet ima više dimenzija nego što vidimo. Ako se čestica kreće u dodatnim dimenzijama, ima energiju.

„Za nas koji ne vidimo dodatnu dimenziju, mislimo da je energija zapravo masa, zahvaljujući Einsteinovom E = mc2. Možda se neka čestica kreće dvostruko brže u dodatnoj dimenziji, čineći svoju masu točno dvostruko većom od mase tamne materije. "

Sljedeći korak tima bit će pronalazak podataka promatranja koji podupiru njihovu teoriju.

Murayama kaže: "Ako je to istina, buduće i detaljnije promatranje različitih galaksija otkriće da rasipanje tamne materije doista ovisi o njegovoj brzini."

On vodi zasebnu međunarodnu skupinu koja to namjerava učiniti upravo pomoću niskogradnje Prime Focus Spectrograph. Američki instrument vrijedan 80 milijuna dolara bit će postavljen na teleskopu Subaru na vrhu Mauna Kea na Velikom otoku na Havajima, koji će moći mjeriti brzine tisuća zvijezda u patuljastim sferoidima.

Izvorna pisma o fizičkom pregledu: https://journals.aps.org/prl/abrief/10.1103/PhysRevLett.122.071103

Izvorno objavljen na sciscomedia.co.uk 28. veljače 2019. godine.