Czyżby zaobserwowano efekty oddziaływania ciemnej materii ze sobą?

Międzynarodowy zespół badawczy z kilku krajów przeprowadził obserwacje za pomocą naziemnego teleskopu VLT w Obserwatorium Paranal w Chile, które należy do ESO oraz Kosmicznego Teleskopu Hubble'a, którym zarządzają agencje kosmiczne amerykańska NASA oraz europejska ESA.

Z teleskopu kosmicznego uzyskano zdjęcia zderzenia galaktyk w gromadzie Abell 3827, natomiast przy użyciu spektrografu MUSE na teleskopie VLT udało się dokładnie przeanalizować kolizję.

Co to jest ciemna materia?

Ciemna materia to tajemnicza substancja, o której obecności naukowcy wnioskują jedynie na podstawie jej oddziaływań grawitacyjnych ze zwykłą materią. Natomiast nie udało się dostrzec ciemnej materii bezpośrednio. Według obecnie przyjętych teorii, wszystkie galaktyki znajdują się wewnątrz skupisk ciemnej materii. Gdyby nie obecność ciemnej materii, nie byłoby jak wytłumaczyć obserwowanych własności rotacji galaktyk, a galaktyki - takie jak Droga Mleczna - rozpadłyby się na skutek swojej rotacji. Ciemnej materii jest we Wszechświecie kilkakrotnie więcej niż zwykłej, wciąż jednak naukowcom nie udało się poznać jej natury.

Ale astronomowie mają sposób na badanie ciemnej materii. Mogą wywnioskować jej rozmieszczenie obserwując soczewkowanie grawitacyjne. Taka sytuacja zachodzi w gromadzie galaktyk Abell 3827, która znajduje się na linii widzenia pomiędzy Ziemią, a jeszcze odleglejszym źródłem astronomicznym. W gromadzie tej zachodzi kolizja aż czterech galaktyk jednocześnie. Masa ciemnej materii wokół tych galaktyk zaburza czasoprzestrzeń w taki sposób, że bieg promieni świetlnych ulega zmianie oraz powstają zniekształcone obrazy odleglejszego obiektu.

Badaczom udało się ustalić rozmieszczenie skupisk ciemnej materii i porównać je z pozycjami jasnych galaktyk. Analiza obserwowanych obrazów wskazuje, że jedno ze skupisk ciemnej materii wokół zderzających się galaktyk wydaje się pozostawać nieco w tyle za galaktyką, którą powinno otaczać. Ciemna materia znajduje się 5000 lat świetlnych za galaktyką. Taki odstęp pomiędzy ciemną materią, a jej galaktyką, może zajść, jeśli ciemna materia chociaż w niewielkim stopniu oddziałuje ze sobą w sposób inny niż siłami grawitacyjnymi.

Wyniki analizy

Nie wiadomo, jaki efekt mógł spowodować opóźnienie, ale według grupy, którą kierował Richard Massey z Durham University, powodem nie były siły grawitacyjne. Teraz potrzebne są dalsze symulacje komputerowe różnorodnych efektów, które ewentualnie mogłyby spowodować takie zachowanie ciemnej materii, oraz obserwacje większej liczby zderzeń galaktyk.

Przesunięcie udało się zmierzyć tylko w przypadku jednej ze zderzających się galaktyk. Trzy pozostałe także miały odseparowaną ciemną materię, ale ich ułożenie w pobliżu linii widzenia nie było tak szczęśliwe i obrazy soczewkowania grawitacyjnego leżą zbyt daleko na wyciągnięcie statystycznie znaczących wniosków.

Wyniki są zgodne z niedawnymi rezultatami dotyczącymi ciemnej materii w kolizjach o jeszcze większej skali - pomiędzy gromadami galaktyk. Analiza 72 takich przypadków wskazała, że ciemna materia w niewielkim stopniu oddziałuje ze sobą. Oba badania jednak różnią między sobą - jedno dotyczy zderzeń całych gromad galaktyk, a drugie zderzenia galaktyk we wnętrzu jednej z gromad.

Naukowcy wskazują, że zderzenie galaktyk mogło trwać dużo dłużej niż kolizja gromad, dając więcej czasu niewielkim efektom na kumulację rezultatów. Nie wiadomo jednak, czy mamy do czynienia z bardzo słabą siłą działającą kilka miliardów lat, czy może z nieco większą, ale trwającą "zaledwie" 100 milionów lat.

Wyniki badań opisano w artykule, który ukazał się w środę w czasopiśmie naukowym "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society".

Zobacz więcej w serwisie pogoda.