Οι αστυνομικοί της σκοτεινής ύλης ελάχιστα γνωρίζουν τίποτα για τη σκοτεινή ύλη, αλλά τώρα το γνωρίζουν: Συμπεριφέρεται διαφορετικά στα περιθώρια των παλαιών γαλαξιών παρά σε καινούργιους.
Η σκοτεινή ύλη είναι τα πράγματα που δεν μπορούμε να δούμε στο σύμπαν. Αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος της μάζας στο σύμπαν, αλλά δεν εκπέμπει φως. Ωστόσο, σφίγγει τα πάντα με βαρύτητα. Όλα στο σύμπαν λειτουργούν σαν να τραβιούνται από μεγάλα βαριά σύννεφα κάτι που δεν μπορούμε να δούμε. Οι αστρονόμοι απλά δεν είναι σίγουροι τι είναι αυτό.
Ένα νέο έγγραφο, που δημοσιεύθηκε στις 3 Ιανουαρίου στο περιοδικό Μηνιαίες ανακοινώσεις της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας, βοηθά να το περιορίσουμε.
Το μεγαλύτερο μέρος της σκοτεινής ύλης που γνωρίζουν οι επιστήμονες υπάρχει στους «αλογόνους» ή στα σύννεφα στους γαλαξίες. Αλλά υπάρχει ένα πρόβλημα: Αυτοί οι πυρήνες δεν συμπεριφέρονται όπως πρέπει, σύμφωνα με προσομοιώσεις υπολογιστών.
Όταν οι ερευνητές μοντελοποιούν τη συμπεριφορά των αλάτων της σκοτεινής ύλης, αυτές οι δομές συνήθως σχηματίζουν ορισμένα σχήματα: πυκνές σφαίρες σκοτεινής ύλης στα κέντρα των γαλαξιών, που περιβάλλεται από συννεφιασμένες ουρές των υλικών. Οι αστρονόμοι αποκαλούν αυτήν την κατανομή της "σκοτεινής" σκοτεινής ύλης. Αλλά στην πραγματικότητα, πολλοί γαλαξίες συμπεριφέρονται σαν να έρχονται σε τροχιά γύρω από τη σκοτεινή ύλη στις εξωτερικές περιοχές του γαλαξία, που περιβάλλουν έναν «πυρήνα» που είναι περισσότερο ή λιγότερο κενός από το αόρατο υλικό. Οι αστρονόμοι αποκαλούν αυτή την ασυμφωνία το πρόβλημα "cusp-core".
Η δημοφιλής εξήγηση για το πρόβλημα του πυρήνα της καμπύλης, που ονομάζεται πρότυπο "Αυτοδιαλυτικό σκοτεινό θέμα" (SIDM), υποδηλώνει ότι όχι μόνο η σκοτεινή ύλη υπάρχει εξ ολοκλήρου εκτός της φυσικής που είμαστε σε θέση να εντοπίσουμε και να καταλάβουμε άμεσα, αλλά ενεργεί επίσης η ίδια χρησιμοποιώντας άγνωστες δυνάμεις. Εάν οι αλληλεπιδράσεις της σκοτεινής ύλης με τον εαυτό της διαφέρουν από τις αλληλεπιδράσεις της με τη συνηθισμένη ύλη, αυτό θα μπορούσε να εξηγήσει πώς μπορεί να ταξιδέψει από τα κέντρα των γαλαξιών προς τα άκρα τους.
Αλλά αυτή η εξήγηση μπορεί να είναι υπερβολικά περίπλοκη, σύμφωνα με τη νέα μελέτη.
Μια άλλη δύναμη θα μπορούσε να βάλει τη σκοτεινή ύλη έξω από το κέντρο των γαλαξιών: τη θέρμανση της σκοτεινής ύλης. Αυτό αναφέρεται στην έντονη ενέργεια και τον άνεμο από το σχηματισμό των αστεριών που σπρώχνουν σκοτεινή ύλη έξω από τα κέντρα των γαλαξιών (όπου σχηματίζονται τα περισσότερα νέα αστέρια). Αλλά υπάρχουν λίγα άμεσα αποδεικτικά στοιχεία για αυτό το φαινόμενο και ακόμη και αν υπήρχαν, δεν είναι σαφές εάν μια τέτοια θέρμανση θα ήταν αρκετά ισχυρή για να εξηγήσει την ασυμφωνία μεταξύ μοντέλων κατανομής σκοτεινής ύλης και ποιες παρατηρήσεις δείχνουν.
Αυτό το νέο έγγραφο, ωστόσο, δείχνει ότι η θέρμανση της σκοτεινής ύλης είναι η σωστή εξήγηση.
Οι συγγραφείς μελέτησαν 16 νάνους γαλαξίες χωρισμένους σε δύο κατηγορίες: γαλαξίες που σταμάτησαν να σχηματίζουν αστέρια πριν από δισεκατομμύρια χρόνια και γαλαξίες που σταμάτησαν να σχηματίζουν αστέρια πιο πρόσφατα ή εξακολουθούν να σχηματίζουν αστέρια.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι παλαιότεροι, λιγότερο δραστικοί γαλαξίες έτειναν να έχουν αιχμές σκοτεινής ύλης - περιοχές στα κέντρα τους με πολύ σκοτεινή ύλη. Οι ενεργότεροι γαλαξίες τείνουν να έχουν άδειους πυρήνες.
Τα νέα ευρήματα δείχνουν ότι η θέρμανση της σκοτεινής ύλης είναι πραγματική και παίζει σημαντικό ρόλο στο πώς συμπεριφέρεται η σκοτεινή ύλη, γράφουν οι ερευνητές. Οι γαλαξίες που σταμάτησαν εδώ και πολύ καιρό να σχηματίζουν αστέρια είχαν επίσης λιγότερη ενέργεια για να βγάλουν τη σκοτεινή ύλη από το γαλαξιακό κέντρο. Σε αυτές τις περιπτώσεις, η σκοτεινή ύλη συμπεριφέρθηκε με τον τρόπο που τα απλά μοντέλα προβλέπουν ότι πρέπει. Οι πιο δραστικοί γαλαξίες σχηματισμού αστεριών είχαν περισσότερη θέρμανση και αυτό έκανε τη σκοτεινή ύλη εκεί να αποκλίνει από τα μοντέλα.
Αν το εύρημα αυτό είναι σωστό, περιορίζει τις δυνατότητες της σκοτεινής ύλης, αν και όχι δραματικά: Απλά πρέπει να είναι κάτι που θα εκραγεί από το κέντρο ενός γαλαξία με πολλά νέα αστέρια. Και αυτό το αποτέλεσμα μπορεί να σημαίνει ότι είναι περιττό να προτείνουμε κάθε είδους παράξενη ιδιότητες σκοτεινής ύλης για να εξηγήσουμε πώς συμπεριφέρεται η ουσία.
Ακόμα, τίποτα δεν είναι ακόμα βέβαιο. Οι ερευνητές αναγνώρισαν στο έγγραφό τους ότι βασίστηκαν σε μεθόδους προσομοίωσης της σκοτεινής ύλης που έχουν υποβληθεί σε κάποια κριτική. Θα μπορούσαν να υπάρχουν και άλλοι γαλαξίες με ιδιότητες κάπου μεταξύ των μοντέλων καμπυλών και πυρήνων, γεγονός που θα περιπλέξει τα νέα ευρήματα.
Προς το παρόν όμως, οι ντετέκτιβ της σκοτεινής ύλης μπορούν να κολλήσουν ένα άλλο κομμάτι αποδείξεων στους πίνακες ανακοινώσεων που καλύπτονται με κόκκινο κορδόνι.
