U Svemiru postoji više tamne materije od redovne materije i normalno da su sve zajedno pomiješane u galaksijama. U sudaru gigantskih galaksija, vrući oblaci plina u klasterima susreću se s trenjem dok prolaze jedni preko drugih, odvajajući ih od zvijezda. Na tamnu tvar ne utječe ni trenje, pa su astronomi mogli izračunati učinak njegove gravitacije na redovitu materiju.
Tamna i normalna materija razdvojene su strahovitim sudarom dva velika grozda galaksija. Ovo otkriće, uz pomoć NASA-inog rendgenskog opservatorija Chandra i drugih teleskopa, daje izravan dokaz postojanja tamne materije.
"Ovo je najenergičniji svemirski događaj, osim Velikog praska, o kojem znamo", rekao je član tima Maxim Markevitch iz Harvard-Smithsonian Centra za astrofiziku u Cambridgeu, Massachusetts.
Ova zapažanja daju najjači dokaz da je većina materije u svemiru mračna. Unatoč značajnim dokazima za tamnu tvar, neki su znanstvenici predložili alternativne teorije gravitacije tamo gdje je ona jača na intergalaktičkim mjerilima nego što su to predviđali Newton i Einstein, uklanjajući potrebu za tamnom materijom. Međutim, takve teorije ne mogu objasniti uočene učinke ovog sudara.
"Svemir u kojem dominiraju tamne stvari izgleda glupo, pa smo htjeli testirati postoje li neke osnovne manjkavosti u našem razmišljanju", rekao je Doug Clowe sa Sveučilišta Arizona u Tucsonu i vođa studije. "Ovi su rezultati izravan dokaz da tamna tvar postoji."
U klasterima galaksija, normalna materija, poput atoma koji čine zvijezde, planete i sve na Zemlji, prvenstveno je u obliku vrućeg plina i zvijezda. Masa vrućeg plina između galaksija daleko je veća od mase zvijezda u svim galaksijama. Ova normalna materija u grozdu je vezana gravitacijom još veće mase tamne materije. Bez tamne materije koja je nevidljiva i može se detektirati samo putem njene gravitacije, brzo pokretne galaksije i vrući plin brzo bi se razišli.
Tim je dobio više od 100 sati na teleskopu Chandra kako bi promatrao galaksije 1E0657-56. Klaster je također poznat i kao bullet cluster jer sadrži spektakularni oblak u obliku metaka plina od stotinu milijuna stupnjeva. Rendgenski snimak pokazuje da je oblik metka posljedica vjetra nastalog uslijed velike brzine sudara manjeg skupa s većim.
Pored promatranja Chandra, svemirski teleskop Hubble, vrlo veliki teleskop Europskog opservatorija i optički teleskopi Magellan korišteni su za određivanje položaja mase u grozdovima. To je učinjeno mjerenjem učinka gravitacijskog leća, gdje gravitacija iz klastera iskrivljuje svjetlost iz pozadinskih galaksija kako je predviđala Einsteinova teorija opće relativnosti.
Vrući plin u ovom sudaru usporio je vučnom silom, slično otporu zraka. Suprotno tome, tamna tvar nije bila usporena od udarca, jer ne djeluje izravno sa sobom ili plinom, osim putem gravitacije. To je rezultiralo razdvajanjem tamne i normalne materije viđene u podacima. Da je vrući plin bio najmasovnija komponenta u klasterima, kako to predlažu alternativne teorije gravitacije, takvo razdvajanje ne bi se vidjelo. Umjesto toga, potrebna je tamna tvar.
"To je tip rezultata koji će buduće teorije morati uzeti u obzir", rekao je Sean Carroll, kozmolog sa Sveučilišta u Chicagu, koji nije bio uključen u studiju. "Kako napredujemo prema razumijevanju prave prirode tamne materije, ovaj novi rezultat bit će nemoguće zanemariti."
Ovaj rezultat također daje znanstvenicima više samopouzdanja da je newtonska gravitacija poznata na Zemlji i u Sunčevom sustavu također djeluje na ogromnim mjerilima galaksije.
"Zatvorili smo ovu rupu u vezi s gravitacijom i približili smo se više nego ikad dosad nevidljivoj materiji", rekao je Clowe.
Ti se rezultati objavljuju u nadolazećem broju časopisa Astrophysical Journal Letters. NASA-in centar za svemirske letjelice Marshall, Huntsville, Alabama, upravlja programom Chandra za Direkciju za naučnu misiju agencije. Smithsonian Astrophysical Observatory kontrolira znanost i operacije leta iz rendgenskog centra Chandra, Cambridge, Massachusetts.
Izvorni izvor: Chandra News Release
