Visatoje yra daugiau tamsiosios materijos nei įprastos materijos, ir jos visos paprastai yra sumaišytos galaktikose. Susidūrę tarp milžiniškų galaktikų klasterių, karštų dujų debesys klasteriuose patiria trintį, eidami pro juos vienas nuo kito, atskirdami juos nuo žvaigždžių. Ši trintis taip pat nepaveikta tamsiosios materijos, todėl astronomai sugebėjo apskaičiuoti jos gravitacijos poveikį reguliariosios materijos atžvilgiu.
Tamsioji ir normalioji materijos buvo atskirtos dėl didžiulio dviejų didelių galaktikų grupių susidūrimo. Atradimas, naudojant NASA „Chandra“ rentgeno spindulių observatoriją ir kitus teleskopus, suteikia tiesioginius įrodymus apie tamsiosios medžiagos buvimą.
„Tai yra pats energingiausias kosminis įvykis, be didžiojo sprogimo, apie kurį mes žinome“, - sakė komandos narys Maksimas Markevitchas iš Harvardo-Smithsoniano astrofizikos centro Kembridže, Masačusetsas.
Šie stebėjimai kol kas pateikia stipriausius įrodymus, kad visa Visatoje esanti medžiaga yra tamsi. Nepaisant nemažų tamsiosios medžiagos įrodymų, kai kurie mokslininkai pasiūlė alternatyvias gravitacijos teorijas, kai tarpgalaktinės skalės yra stipresnės, nei prognozavo Niutonas ir Einšteinas, pašalindamos tamsiosios medžiagos poreikį. Tačiau tokios teorijos negali paaiškinti pastebėto šio susidūrimo padarinių.
„Visata, kurioje dominuoja tamsūs dalykai, atrodo apgailėtina, todėl norėjome išbandyti, ar nėra kokių nors pagrindinių mūsų mąstymo trūkumų“, - sakė tyrimo vadovas Doug Clowe iš Arizonos universiteto Tuksone. „Šie rezultatai yra tiesioginis tamsiosios medžiagos egzistavimo įrodymas“.
Galaktikų klasteriuose įprasta materija, kaip ir žvaigždės, planetos ir visa Žemėje esanti atoma, pirmiausia yra karštų dujų ir žvaigždžių pavidalu. Karšių dujų masė tarp galaktikų yra daug didesnė už žvaigždžių masę visose galaktikose. Šią normalią materiją klasteryje riboja dar didesnės tamsiosios medžiagos masės sunkis. Be tamsiosios medžiagos, kuri yra nematoma ir kurią galima aptikti tik per jos sunkumą, greitai judančios galaktikos ir karštos dujos greitai išsisklaidytų.
Komandai buvo suteikta daugiau nei 100 valandų „Chandra“ teleskopu stebėti galaktikų sankaupą 1E0657-56. Klasteris taip pat žinomas kaip kulkų klasteris, nes jame yra įspūdingas kulkos formos debesis iš šimto milijonų laipsnių dujų. Rentgeno nuotraukoje parodyta, kad kulkos forma atsirado dėl vėjo, kurį sukėlė greitasis mažesnio klasterio susidūrimas su didesniu.
Be „Chandra“ stebėjimo, masės vieta klasteriuose nustatyti buvo panaudota Hablo kosminiu teleskopu, Europos pietų observatorijos labai dideliu teleskopu ir optiniu „Magellan“ teleskopu. Tai buvo padaryta matuojant gravitacinio lęšio efektą, kai gravitacija iš klasterių iškraipo šviesą iš fono galaktikų, kaip numatoma Einšteino bendrosios reliatyvumo teorijoje.
Karštos dujos šiame susidūrime buvo sulėtintos tempimo jėgos, panašios į oro pasipriešinimą. Priešingai, tamsioji medžiaga nebuvo sulėtinta smūgio, nes ji tiesiogiai nesąveikauja su savimi ar dujomis, išskyrus per sunkumą. Tai leido atskirti tamsiąją ir normaliąją medžiagas, matomas duomenyse. Jei karštos dujos būtų masyviausias komponentas klasteriuose, kaip siūlo alternatyvios gravitacijos teorijos, tokio atskyrimo nebūtų buvę matyti. Vietoj to reikia tamsiosios medžiagos.
„Tai yra rezultatas, į kurį ateities teorijos turės atsižvelgti“, - teigė Čikagos universiteto kosmologas Seanas Carrollas, nedalyvavęs tyrime. „Toliau einant suprasti tamsiosios medžiagos tikrąją prigimtį, šio naujo rezultato bus neįmanoma nepastebėti“.
Šis rezultatas taip pat suteikia mokslininkams daugiau pasitikėjimo, kad Niutono gravitacija, pažįstama Žemėje ir Saulės sistemoje, taip pat veikia didžiulėse galaktikų sankaupų skalėse.
„Mes uždarėme šią spragą dėl sunkio jėgos ir labiau nei bet kada artėjome prie šio nematomo dalyko matymo“, - teigė Clowe.
Šie rezultatai skelbiami būsimame leidinyje „The Astrophysical Journal Letters“. NASA Marshallo kosminių skrydžių centras, Huntsvilis, Ala., Valdo agentūros Mokslo misijos direktorato „Chandra“ programą. Smitsono astrofizikos observatorija kontroliuoja mokslą ir skrydžio operacijas iš „Chandra“ rentgeno centro, Kembridžo, Masačusetsas.
Originalus šaltinis: „Chandra“ naujienų leidinys
