Υπάρχει περισσότερη σκοτεινή ύλη από την κανονική ύλη στο Σύμπαν, και συνήθως αναμιγνύονται όλοι μαζί στους γαλαξίες. Σε μια σύγκρουση μεταξύ γιγαντιαίων σμήνων γαλαξιών, σύννεφα θερμού αερίου στα σμήνη συναντώνται τριβή καθώς περνούν το ένα από το άλλο, χωρίζοντάς τα από τα αστέρια. Η σκοτεινή ύλη δεν επηρεάζεται ούτε από αυτήν την τριβή, έτσι οι αστρονόμοι μπόρεσαν να υπολογίσουν την επίδραση της βαρύτητάς της στην κανονική ύλη.
Η σκοτεινή ύλη και η κανονική ύλη έχουν ξεκολλήσει από την τεράστια σύγκρουση δύο μεγάλων ομάδων γαλαξιών. Η ανακάλυψη, χρησιμοποιώντας το Παρατηρητήριο Ακτίνων Χ Chandra της NASA και άλλα τηλεσκόπια, δίνει άμεσες ενδείξεις για την ύπαρξη σκοτεινής ύλης.
«Αυτό είναι το πιο ενεργητικό κοσμικό γεγονός, εκτός από το Big Bang, για το οποίο γνωρίζουμε», δήλωσε ο μέλος της ομάδας Maxim Markevitch του Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics στο Cambridge, Mass.
Αυτές οι παρατηρήσεις παρέχουν τα ισχυρότερα στοιχεία, ωστόσο, ότι το μεγαλύτερο μέρος της ύλης στο σύμπαν είναι σκοτεινό. Παρά τις σημαντικές ενδείξεις για τη σκοτεινή ύλη, ορισμένοι επιστήμονες έχουν προτείνει εναλλακτικές θεωρίες για τη βαρύτητα, όπου είναι ισχυρότερη στις διαγαλαξιακές κλίμακες από αυτές που προβλέπονται από τους Newton και Einstein, αφαιρώντας την ανάγκη για σκοτεινή ύλη. Ωστόσο, τέτοιες θεωρίες δεν μπορούν να εξηγήσουν τα παρατηρούμενα αποτελέσματα αυτής της σύγκρουσης.
"Ένα σύμπαν που κυριαρχείται από σκοτεινά πράγματα φαίνεται παράλογο, γι 'αυτό θέλαμε να δοκιμάσουμε αν υπήρχαν βασικά ελαττώματα στη σκέψη μας", δήλωσε ο Doug Clowe του Πανεπιστημίου της Αριζόνα στο Tucson, και επικεφαλής της μελέτης. "Αυτά τα αποτελέσματα είναι άμεση απόδειξη ότι υπάρχει σκοτεινή ύλη."
Στα σμήνη γαλαξιών, η φυσιολογική ύλη, όπως τα άτομα που απαρτίζουν τα αστέρια, τους πλανήτες και τα πάντα στη Γη, είναι κυρίως με τη μορφή θερμού αερίου και αστεριών. Η μάζα του θερμού αερίου μεταξύ των γαλαξιών είναι πολύ μεγαλύτερη από τη μάζα των αστεριών σε όλους τους γαλαξίες. Αυτή η κανονική ύλη συνδέεται στο σύμπλεγμα από τη βαρύτητα μιας ακόμη μεγαλύτερης μάζας σκοτεινής ύλης. Χωρίς σκοτεινή ύλη, η οποία είναι αόρατη και μπορεί να ανιχνευθεί μόνο μέσω της βαρύτητάς της, οι γρήγοροι γαλαξίες και το καυτό αέριο θα πέσουν γρήγορα.
Η ομάδα έλαβε περισσότερες από 100 ώρες στο τηλεσκόπιο Chandra για να παρατηρήσει το σμήνος γαλαξιών 1E0657-56. Το σύμπλεγμα είναι επίσης γνωστό ως σφαίρα σφαιρών, επειδή περιέχει ένα εντυπωσιακό νέφος εκατοντάδων εκατομμυρίων βαθμών σε σχήμα σφαίρας. Η εικόνα ακτίνων Χ δείχνει ότι το σχήμα της σφαίρας οφείλεται σε έναν άνεμο που παράγεται από τη σύγκρουση υψηλής ταχύτητας ενός μικρότερου σμήνους με ένα μεγαλύτερο.
Εκτός από την παρατήρηση Chandra, το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble, το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο του Ευρωπαϊκού Νότιου Παρατηρητηρίου και τα οπτικά τηλεσκόπια Magellan χρησιμοποιήθηκαν για τον προσδιορισμό της θέσης της μάζας στα σμήνη. Αυτό έγινε με τη μέτρηση της επίδρασης του βαρυτικού φακού, όπου η βαρύτητα από τα σμήνη παραμορφώνει το φως από τους γαλαξίες υποβάθρου, όπως προέβλεπε η θεωρία γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν.
Το θερμό αέριο σε αυτήν τη σύγκρουση επιβραδύνθηκε από μια δύναμη έλξης, παρόμοια με την αντίσταση στον αέρα. Αντίθετα, η σκοτεινή ύλη δεν επιβραδύνθηκε από την πρόσκρουση, επειδή δεν αλληλεπιδρά άμεσα με τον εαυτό της ή με το αέριο εκτός από τη βαρύτητα. Αυτό παρήγαγε το διαχωρισμό της σκοτεινής και της κανονικής ύλης που φαίνεται στα δεδομένα. Εάν το θερμό αέριο ήταν το πιο ογκώδες συστατικό των συστάδων, όπως προτείνεται από εναλλακτικές θεωρίες βαρύτητας, δεν θα μπορούσε να φανεί ένας τέτοιος διαχωρισμός. Αντίθετα, απαιτείται σκοτεινή ύλη.
«Αυτό είναι το είδος του αποτελέσματος που θα πρέπει να λάβουν υπόψη οι μελλοντικές θεωρίες», δήλωσε ο Sean Carroll, κοσμολόγος στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη. "Καθώς προχωράμε για να κατανοήσουμε την πραγματική φύση της σκοτεινής ύλης, αυτό το νέο αποτέλεσμα θα είναι αδύνατο να αγνοηθεί."
Αυτό το αποτέλεσμα δίνει επίσης στους επιστήμονες περισσότερη αυτοπεποίθηση ότι η βαρύτητα της Νεύτωνας που είναι γνωστή στη Γη και στο ηλιακό σύστημα λειτουργεί επίσης στις τεράστιες κλίμακες των σμήνων γαλαξιών.
«Έχουμε κλείσει αυτό το κενό για τη βαρύτητα και πλησιάσαμε από ποτέ για να δούμε αυτό το αόρατο θέμα», είπε ο Clowe.
Αυτά τα αποτελέσματα δημοσιεύονται σε ένα επερχόμενο τεύχος του The Astrophysical Journal Letters. Το Διαστημικό Κέντρο Πτήσης Marshall της NASA, Huntsville, Ala, διαχειρίζεται το πρόγραμμα Chandra για τη Διεύθυνση Επιστημονικής Αποστολής του οργανισμού. Το Αστεροφυσικό Παρατηρητήριο Smithsonian ελέγχει τη λειτουργία της επιστήμης και της πτήσης από το κέντρο ακτίνων Χ Chandra, Cambridge, Mass.
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο ειδήσεων Chandra
