Astronomowie wykryli potencjalnie najmniejszą grudkę ciemnej materii dzięki anomalii soczewkowania grawitacyjnego
Anomalne dane obserwacyjne, objawiające się wyraźnym „wcięciem” w zniekształconym łuku zniekształconej przez grawitację emisji radiowej, ujawniły niebiańską zagadkę, która potencjalnie reprezentuje najmniejszą obserwowalną grudkę czystej ciemnej materii do tej pory. To odkrycie, jeśli zostanie potwierdzone, znacząco wzmocniłoby dominującą teorię zimnej ciemnej materii i doprecyzowałoby nasze zrozumienie fundamentalnych właściwości tej nieuchwytnej substancji. Ciągłe dążenie do rozszyfrowania składu ciemnej materii stanowi kluczowe wyzwanie we współczesnej astrofizyce.
Odkrycie nastąpiło przypadkowo podczas szczegółowych obserwacji pierścienia Einsteina – zjawiska, w którym ogromna siła grawitacji masywnej galaktyki znajdującej się na pierwszym planie zakrzywia czasoprzestrzeń, zginając światło z bardziej odległej, wyrównanej galaktyki w niemal idealnie okrągły kształt. Ta konkretna obserwacja wykorzystała potężny, wirtualny teleskop o rozmiarach Ziemi, łączący dane z radioteleskopów z różnych kontynentów, w tym z Europejskiej Sieci Interferometrii Wielkobazowej (EVN), Green Bank Telescope i Very Long Baseline Array (VLBA). Ta rozległa baza umożliwiła uzyskanie niespotykanej dotąd rozdzielczości do obserwacji drobnych szczegółów.
Głównym celem zespołu badawczego, kierowanego przez Johna McKeana i Devona Powella, było rozdzielenie zogniskowanego obrazu zwartego obiektu symetrycznego (CSO) – aktywnej supermasywnej czarnej dziury emitującej stosunkowo małe płaty fal radiowych. Po pomyślnym zidentyfikowaniu CSO, zaawansowana analiza wynikowego „obrazu grawitacyjnego”, który mapuje wpływ grawitacyjny, ujawniła nieoczekiwaną cechę: wyraźne wcięcie w emisji radiowej. Ta anomalia wskazywała na obecność masy pośredniej między galaktykami tła a pierwszym planem, której masa szacowana jest na milion mas Słońca.
Rozważane są dwie główne interpretacje tego ciemnego obiektu. Pierwsza zakłada, że jest to nieaktywna galaktyka karłowata. Jednak brak jakiejkolwiek wykrywalnej emisji światła prowadzi do bardziej intrygującej hipotezy: że jest to stosunkowo mała, izolowana grudka ciemnej materii. Ta hipotetyczna grudka byłaby znacznie mniejsza od wcześniej obserwowanych izolowanych struktur ciemnej materii, o około 100 razy, i znajduje się około dziesięciu miliardów lat świetlnych od Ziemi.
Ta obserwacja jest zgodna z przewidywaniami wynikającymi z teorii zimnej ciemnej materii, która zakłada, że cząstki ciemnej materii, charakteryzujące się niską energią, mogą gromadzić się pod wpływem grawitacji, tworząc struktury. Odkrycie jest uznawane za zgodne z teoretycznymi ramami, na których opierają się nasze obecne modele formowania się galaktyk. Przyszłe badania skupią się na identyfikacji dodatkowych tego typu obiektów i weryfikacji, czy ich rozkład i charakterystyka dokładnie odpowiadają przewidywaniom teoretycznym.
Koncepcja zimnej ciemnej materii jest obecnie dominującym modelem wyjaśniającym naturę ciemnej materii. Proponuje ona, że ciemna materia składa się z powoli poruszających się cząstek, które gromadzą się poprzez przyciąganie grawitacyjne. W przeciwieństwie do tego, „gorąca” ciemna materia, składająca się z cząstek o wysokiej energii poruszających się z prędkością bliską prędkości światła, nie byłaby w stanie tworzyć tak zwartych struktur. Kluczowe nierozwiązane pytanie dotyczy minimalnego możliwego rozmiaru tych grudek zimnej ciemnej materii i tego, czy mogą one istnieć niezależnie od materii świecącej, takiej jak gwiazdy. Określenie najmniejszych możliwych grudek ciemnej materii jest zatem kluczowe dla ograniczenia fundamentalnych właściwości cząstek ciemnej materii.
newsblog.pl
Maciej – redaktor, pasjonat technologii i samozwańczy pogromca błędów w systemie Windows. Zna Linuxa lepiej niż własną lodówkę, a kawa to jego główne źródło zasilania. Pisze, testuje, naprawia – i czasem nawet wyłącza i włącza ponownie. W wolnych chwilach udaje, że odpoczywa, ale i tak kończy z laptopem na kolanach.