Ново изследване на галактики джуджета оспорва идеята, че частиците тъмна материя не се сблъскват, което предполага, че могат да си взаимодействаи по неочаквани начини.
Разгадаването на природата на тъмната материя е основна цел в съвременната физика и въпреки че учените са определили, че съществува от гравитационните й ефекти върху галактиките, тя остава един от най-озадачаващите елементи на Вселената. Съставлявайки около 80% от цялата маса, тази неуловима материя не излъчва, абсорбира или отразява светлина, което я прави невидима за телескопите.
Настоящите популярни модели, които описват образуването на структури във Вселената, предполагат, че каквито и частици да съставляват тъмната материя, взаимодействат помежду си и с друга материя индиректно чрез гравитацията - тоест те не се "сблъскват".
Екип изследователи оспорва тази хипотеза, предполагайки , че частиците на тъмната материя всъщност взаимодействат една с друга. Това се противопоставя на доминиращата теория за тази загадъчна субстанция.
Авторите на новото изследване се фокусират върху разпределението на тъмната материя в шест сателитни галактики джуджета в Млечния път и откриват несъответствия в свойствата на клъстера, като неочаквано ниска плътност в неговото галактическо ядро, което противоречи на това, което прогнозира теорията за тъмната материя без сблъсъци.
Наблюдават се несъответствия между данните от наблюденията и най-популярния модел на тъмната материя, което означава, че има място за алтернативна теория, твърдят учените.
Гравитационни следи на тъмната материя
Гравитационните сили, създадени от тъмната материя в галактиките, предоставят жизненоважни улики за нейното разпределение. По-ранно публикувани анализи показват, че ако тъмната материя е без сблъсъци, нейната плътност трябва рязко да се увеличи към центъра на галактика, образувайки връх.
Коничните сечения описват възможните орбити на малки обекти около земята. Проекцията на тези орбити (жълто) върху гравитационния потенциал (синьо) на земята прави възможно определянето на орбиталната енергия във всяка точка в пространството. Исак Нютон, който доказа, че орбитите са конични сечения, се вижда до галактиката Млечен път. Спектралните цветове символизират различни енергийни стойности, по аналогия с честотите на светлината. Маслена картина от Саша Груше (Sascha Grusche). Кредит: Wikimedia Commons
Това се случва, защото при липса на сблъсъци на частици няма сили, действащи за разпръскване или потискане на движението на частиците тъмна материя, което им позволява да се движат свободно под въздействието на гравитацията. Това би означавало, че тъмната материя ще се натрупва в центъра на галактика, където гравитационното привличане естествено е най-силно.
Въпреки това, ако частиците на тъмната материя взаимодействат една с друга, те могат да прехвърлят енергия една на друга или да се сблъскат, което може да доведе до дисперсия. Това взаимодействие може да попречи на частиците да се натрупват толкова плътно в центъра, изглаждайки профила на плътност и в резултат се получава по-плитка сърцевина.
Освен близостта им до Земята, шестте ултра-слаби галактики джуджета, които авторите са изследвали - Horologium I, Horologium II, Hydra II, Phoenix II, Sagittarius II и Triangulum II - са избрани, защото масата на техните звезди е стотици до хиляди пъти по-малка от масата на тъмната материя.
Изключително ниската маса на звездите в тези галактики, около 1000 до 10 000 пъти масата на Слънцето, означава, че звездната активност не променя значително гравитационното влияние на тъмната материя, което я прави много по-лесна за изучаване.
Обратно, когато приносът на обикновената материя е значителен, да речем в слънчева система с големи звезди, тя може да промени формата на ореолите на тъмната материя, понякога изглаждайки плътния централен регион в по-плоско ядро. Предполага се, че този процес обяснява ореолите на тъмната материя, наблюдавани в други галактики джуджета.
Използвайки данни от космическия телескоп Хъбъл, екипът анализира разпределението на звездите в тези галактики, за да оцени гравитационното поле, генерирано от тъмната материя, и открива, че гравитационните полета на тези галактики са в съответствие с по-загладен профил на ядрото, а не заострен с връх, предвидено от конвенционалните модел на тъмна материя без сблъсъци.
"Шест малки [ултраслаби галактики джуджета] не се намират в [безсблъсъчни гравитационни] потенциали на тъмната материя, заключение, подкрепено с ниво на достоверност над 97%", пишат учените в своята статия. "В същото време наблюдаваните [галактики] са в съответствие с гравитационни потенциали с вътрешно ядро, както е предсказано от много алтернативи на [теорията за тъмната материя без сблъсъци]."
Докато резултатите повдигат въпроси относно адекватността на модела на тъмната материя без сблъсъци, са необходими повече данни, преди да могат да се направят окончателни заключения. Изследването само на шест галактики е недостатъчно, за да се отхвърли напълно Стандартният модел.
Ще са необходими по-обширни наблюдения и по-мащабен анализ на данни, за да се разреши проблемът и да се изяснят съставът и свойствата на тъмната материя.
Последици за бъдещето на изследването на тъмната материя
Тези открития предполагат, че тъмната материя може да е по-сложна, отколкото се смяташе досега. Стандартният модел на тъмната материя без сблъсъци е обяснил ефективно много мащабни космически явления, като образуването на галактики, галактически купове и разпределението на космическите структури.
Това ново доказателство обаче показва, че частиците тъмна материя могат да взаимодействат помежду си по начини, които надхвърлят обикновено предполагаемите гравитационни ефекти.
Тези взаимодействия биха могли потенциално да повлияят на динамиката на тъмната материя в галактиките и да променят начина, по който галактиките се формират и развиват в по-малки мащаби, намеквайки за по-дълбоко и по-нюансирано разбиране на ролята на тъмната материя при оформянето на Вселената.
"За да обобщим, тази работа показва, че шест галактики [ултраслаби джуджета] се намират в сърцевини с гравитационни потенциали", заключават те. "Тъй като звездната обратна връзка трябва да е неработеща […], най-доброто обяснение изглежда е, че [тъмната материя] се отклонява от същността си, приета в Стандартния космологичен модел [тъмна материя без сблъсъци].
"Стандартният модел предоставя изключително добро приближение към реалността, но вероятно не е последната теория. Изучаването на типа галактики, анализирани тук, може да осигури възможност за преминаване отвъд.
Справка: Jorge Sánchez Almeida, et al, The Stellar Distribution in Ultrafaint Dwarf Galaxies Suggests Deviations from the Collisionless Cold Dark Matter Paradigm, The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI: 10.3847/2041-8213/ad66bc
Източник: Could dark matter particles be colliding?, Andrey Feldman, Аdvanced science news
Още по темата
Космос
Още един удар върху първичните черни дупки като обяснение за тъмната материя (видео)
Космос
Клъстерът Ел Гордо показва, че тъмната материя може да реагира сама със себе си
Космос
Невидимата "тъмна радиация" може да обясни големия проблем с тъмната енергия
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари