Detektivi na tamnoj materiji gotovo ništa ne znaju o tamnoj materiji, ali sada znaju i ovo: Na rubovima starih galaksija ponaša se drugačije nego u novim.
Tamna materija su stvari koje ne možemo vidjeti u svemiru. On čini većinu mase u svemiru, ali ne emitira svjetlost. Međutim, gravitacija čini sve. Sve u svemiru djeluje kao da ga vuku veliki teški oblaci nečega što ne možemo vidjeti. Astronomi jednostavno nisu sigurni što je to nešto.
No, novi rad, objavljen 3. siječnja u časopisu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, pomaže ga ipak smanjiti.
Većina tamne materije za koju su znanstvenici svjesni postoji u "haloima" ili oblacima unutar galaksija. Ali postoji problem: Te se jezgre prema računalnim simulacijama ne ponašaju onako kako bi trebale.
Kada istraživači modeliraju ponašanje tamnih materija u halosu, ove strukture obično formiraju određene oblike: guste kuglice od tamne materije u središtima galaksija, okružene oblačnim zglobovima stvari. Astronomi to nazivaju "krupnom" distribucijom tamne materije. U stvarnosti, mnoge se galaksije ponašaju kao da njihova tamna tvar orbitira u vanjskim dosezima galaksije, okružujući "jezgru" koja je manje ili više prazna od nevidljivog materijala. Astronomi to odstupanje nazivaju "glavnim problemom".
Popularno objašnjenje za osnovni problem, nazvano modelom "samo-interaktivne tamne materije" (SIDM), sugerira da tamna tvar ne samo da postoji u potpunosti izvan fizike koju smo u stanju izravno detektirati i razumjeti, već djeluje i na koristeći nepoznate sile. Ako se interakcije tamne materije sa sobom razlikuju od njezine interakcije s običnom materijom, to bi moglo objasniti kako je uspjela putovati iz središta galaksija prema njihovim rubovima.
Ali ovo bi objašnjenje moglo previše komplicirati stvari, sugeriše nova studija.
Druga sila mogla bi izbaciti tamnu tvar iz središta galaksije: zagrijavanje tamne materije. To se odnosi na intenzivnu energiju i vjetar iz nastajanja zvijezda, koji istiskuju tamnu tvar iz središta galaksija (gdje se formira većina novih zvijezda). Ali ima malo izravnih dokaza za ovaj fenomen, pa čak i da ih je bilo, nije jasno hoće li takvo grijanje biti dovoljno moćno da objasni nesklad između modela distribucije tamne materije i onoga što pokazuju opažanja.
No, ovaj novi papir sugerira da je zagrijavanje tamne tvari ispravno objašnjenje.
Autori su proučavali 16 patuljastih galaksija podijeljenih otprilike u dvije kategorije: galaksije koje su prestale formirati zvijezde prije milijarde godina i galaksije koje su u novije vrijeme prestale formirati zvijezde ili još uvijek formiraju zvijezde.
Istraživači su otkrili da su starije, manje aktivne galaksije imale tendenciju da imaju tamne materije - regije u svojim središtima sa puno tamne materije. Aktivnije galaksije obično su imale prazne jezgre.
Nova otkrića sugeriraju da je zagrijavanje tamne materije stvarno i igra značajnu ulogu u ponašanju tamne materije, napisali su istraživači. Galaksije koje su davno prestale formirati zvijezde također su imale manje energije za istiskivanje tamne materije iz galaktičkog središta. U tim se slučajevima tamna tvar ponašala onako kako jednostavni modeli predviđaju da bi trebalo. Aktivnije galaksije koje formiraju zvijezdu imale su više zagrijavanja, i to je učinilo da tamna tvar odstupi od modela.
Ako je ovo otkriće tačno, sužava mogućnosti onoga što bi tamna materija mogla biti, iako ne dramatično: to bi samo trebalo biti nešto što bi izduvalo iz središta galaksije s puno novih zvijezda. A ovaj bi rezultat mogao značiti da je nepotrebno predložiti sve vrste bizarnih svojstava tamne materije kako bi se objasnilo kako se tvar ponaša.
Ipak, još ništa nije sigurno. Istraživači su u svom radu priznali da su se oslanjali na metode simulacije tamne materije koje su bile pod nekim kritikama. Tamo bi mogle biti i druge galaksije, s osobinama negdje između modela uska i jezgra, što bi zakompliciralo nova otkrića.
Za sada detektivi tamne materije mogu staviti još jedan dokaz na svoje oglasne ploče pokrivene crvenim nizom.
