Paprasčiau tariant, manoma, kad „Dark Matter“ ne tik sudaro didžiąją dalį Visatos masės, bet ir yra pastoliai, ant kurių statomos galaktikos. Tačiau norėdami rasti šios paslaptingos, nematomos masės įrodymus, mokslininkai yra priversti pasikliauti netiesioginiais metodais, panašiais į tuos, kurie buvo naudojami tiriant juodąsias skyles. Iš esmės jie matuoja, kaip tamsioji medžiaga veikia žvaigždes ir galaktikas, esančias šalia.
Iki šiol astronomai sugebėjo rasti tamsiosios medžiagos sankaupų aplink vidutines ir dideles galaktikas įrodymų. Naudojant duomenis iš Hablo kosminis teleskopas ir nauja stebėjimo technika, UCLA ir NASA JPL astronomų komanda nustatė, kad tamsiosios medžiagos gali sudaryti daug mažesnius gumulėlius, nei manyta anksčiau. Šios išvados šią savaitę buvo pristatytos 235-ajame Amerikos astronomijos draugijos (AAS) susirinkime.
Plačiausiai pripažinta „Dark Matter“ teorija teigia, kad ji nėra sudaryta iš tų pačių elementų, kaip baryoninės (dar žinomos kaip normalioji ar „šviesioji“ medžiaga), ty protonai, neutronai ir elektronai. Vietoj to, „Dark Matter“ teorija yra sudaryta iš kažkokių nežinomų subatominių dalelių, kurios sąveikauja su normalia materija tik per gravitaciją, silpniausios iš pagrindinių jėgų - kitos yra elektromagnetinės, stiprios ir silpnos branduolinės jėgos.
Kita plačiai priimta teorija teigia, kad „Dark Matter“ juda lėtai, palyginti su kitų rūšių dalelėmis, todėl yra linkę į gumulėlius. Remiantis šia idėja, Visatoje turėtų būti platus tamsiosios medžiagos koncentracijų diapazonas - nuo mažos iki didelės. Tačiau iki šiol dar nebuvo pastebėta nedidelių koncentracijų.
Pasinaudodama Hablo plataus lauko fotoaparato 3 (WFC3) gautais duomenimis, tyrimo komanda siekė rasti šių mažų gumulėlių įrodymų išmatuodama šviesą iš ryškių aštuonių tolimų galaktikų branduolių (dar žinomus kaip kvazarus), kad pamatytumėte, kaip ji paveikiama, kai ji keliauja. per kosmosą. Ši technika, dažniausiai naudojama astronomų tiriant tolimas galaktikas, žvaigždžių spiečius ir net egzoplanetas, yra žinoma kaip gravitacinis lęšis.
Iš pradžių tai numatė Einšteino bendrojo reliatyvumo teorija, ši technika remiasi didelių kosminių objektų gravitacine jėga deformuoti ir didinti tolimesnių objektų šviesą. Danielis Gilmanas iš UCLA, kuris buvo stebėjimo komandos narys, taip paaiškino procesą:
Įsivaizduokite, kad kiekviena iš šių aštuonių galaktikų yra milžiniškas didinamasis stiklas. Nedideli tamsiosios medžiagos gumulėliai veikia kaip maži įtrinamieji padidinamojo stiklo įtrūkimai, keičiantys keturių kvazarų atvaizdų ryškumą ir padėtį, palyginti su tuo, ko tikėtumėtės pamatyti, jei stiklas būtų lygus. “
Kaip tikėtasi Hablas vaizdai parodė, kad šviesa, sklindanti iš šių aštuonių kvazarų, veikė lęšio efektą, kuris atitinka mažus gumulėlius išilgai teleskopo regos linijos ir priekiniame plane esančiose objektyvo galaktikose bei aplink jas. Aštuoni kvarcai ir galaktikos buvo išlyginti taip tiksliai, kad deformuojantis efektas sukuria keturis iškraipytus kiekvieno kvazaro atvaizdus.
Tada, naudodama sudėtingas skaičiavimo programas ir intensyvius rekonstrukcijos būdus, komanda palygino iškraipymo lygį su prognozėmis, kaip kvazarai pasirodys be „Dark Matter“ įtakos. Šie matavimai taip pat buvo naudojami apskaičiuojant tamsiosios medžiagos koncentracijų mases, kurios parodė, kad jos buvo nuo 1/10 000 iki 1/100 000 kartų didesnė už paties Pieno kelio tamsiųjų medžiagų halogenų masę.
Be to, kad pirmą kartą buvo pastebėta nedidelė koncentracija, komandos rezultatai patvirtina vieną iš pagrindinių „Šaltojo tamsiųjų medžiagų“ teorijos prognozių. Ši teorija teigia, kad kadangi „Dark Matter“ juda lėtai (arba „šalta“), jis sugeba sudaryti struktūras nuo mažų koncentracijų iki milžiniškų, kurios kelis kartus viršija Paukščių Tako masę.
Ši teorija taip pat teigia, kad visos Visatos galaktikos susiformavo tamsiosios medžiagos debesyse, žinomuose kaip „halogenai“, ir buvo įterptos į jas. Kai kurie tyrinėtojai, nepaisant nedidelio masto gumulėlių įrodymų, manė, kad „Dark Matter“ iš tikrųjų gali būti „šiltas“, t. Y. Greitai judantis, todėl per greitas, kad susidarytų mažesnės koncentracijos.
Tačiau nauji pastebėjimai yra aiškus įrodymas, kad šaltojo tamsos materijos teorija ir jos palaikomas kosmologinis modelis - „Lambda šaltų tamsių medžiagų“ (? CDM) modelis - yra teisingi. Kaip paaiškino komandos narys, prof. Tommaso Treu iš Kalifornijos universiteto Los Andžele (UCLA), šie paskutiniai Hablas stebėjimai suteikia naujų įžvalgų apie tamsiosios medžiagos prigimtį ir jos elgesį.
„Mes atlikome labai įtikinamą šalto tamsiosios medžiagos modelio stebėjimo testą, kuris praeina su skraidančiomis spalvomis“, - sakė jis. „Neįtikėtina, kad po beveik 30 metų eksploatavimo„ Hablas “suteikia galimybę pažangiausiems fizikos ir visatos prigimties vaizdams, apie kuriuos net nesvajojome, kai paleidome teleskopą“.
Anna Nierenberg, NASA reaktyvinio varymo laboratorijos, kuri vadovavo Hablas apklausa, paaiškinta toliau:
Medžioti tokias tamsių medžiagų koncentracijas, kuriose nėra žvaigždžių, pasirodė sudėtinga. Tačiau Hablo tyrimų komanda naudojo techniką, kurioje jiems nereikėjo ieškoti žvaigždžių, kaip tamsiosios medžiagos atsekamųjų, gravitacinio poveikio. Komanda nusitaikė į aštuonis galingus ir tolimus kosminius „gatvės žibintus“, vadinamus kvazarais (regionai aplink aktyvias juodąsias skyles, skleidžiančias didžiulį šviesos kiekį). Astronomai išmatavo, kaip deguonies ir neono dujų skleidžiama šviesa, skriejanti aplink kiekvieną iš kvazarų juodųjų skylių, sutraukiama didžiulės priekinės žemės galaktikos, kuri veikia kaip didinamasis lęšis, sunkio jėga.
Tyrime aptiktas mažų struktūrų skaičius suteikia daugiau informacijos apie tamsiosios medžiagos dalelių prigimtį, nes jų savybės turėtų įtakos tam, kiek dalelių susidaro. Tačiau dalelių rūšis, kurias sudaro „Dark Matter“, kol kas lieka paslaptimi. Laimei, tikimasi, kad artimiausiu metu bus dislokuoti naujos kartos kosminiai teleskopai.
Tai apima Džeimso Webbo kosminį teleskopą (JWST) ir plačiajuosčio lauko infraraudonųjų spindulių tyrimo teleskopą (WFIRST), kurie abu yra infraraudonųjų spindulių observatorijos, kurios planuojamos kilti per šį dešimtmetį. Naudodami modernią optiką, spektrometrus, didelį matymo lauką ir didelę skiriamąją gebą, šie teleskopai galės stebėti ištisus kosmoso regionus, kuriuos paveikė didžiulės galaktikos, galaktikų sankaupos ir atitinkami jų halogenai.
Tai turėtų padėti astronomams nustatyti tikrąją „Dark Matter“ prigimtį ir tai, kaip atrodo jos sudedamosios dalelės. Tuo pačiu metu astronomai planuoja naudoti tuos pačius instrumentus ir sužinoti daugiau apie „Tamsiąją energiją“ - dar vieną didelę kosmologinę paslaptį, kurią kol kas galima ištirti tik netiesiogiai. Laukia įspūdingi laikai!
