Ismeretlen erőkkel is kapcsolatban állhat a sötét anyag

2015.04.15. 17:08

Egyre érdekesebb dolgok derülnek ki a sötét anyagról. Egy új tanulmány alapján nemcsak a gravitációs vonzás, hanem más, számunkra ismeretlen erők révén is megnyilvánulhat, ami a kutatás vezetője szerint új távlatokat nyithat meg a rejtélyes matéria tanulmányozásában.

Az Európai Déli Obszervatórium (ESO) csillagászai a chilei VLT óriástávcsőre szerelt MUSE spektrográffal, valamint a Hubble űrtávcső segítségével négy galaxis egyidejű ütközését vizsgálták az Abell 3827 elnevezésű galaxishalmazban (akár több ezer különálló galaxist magába foglaló objektum), mely csaknem 1,3 milliárd fényévre van Földünktől.

A vizsgálat

A misztikus sötét anyagot – amelynek létezését többen vitatják - nem észlelhetjük közvetlenül, a számunkra érzékelhető világegyetemmel csak a gravitáció révén tartja a kapcsolatot, így jelenlétére a gravitációs lencsehatásból tudunk következtetni.

Az Abell 3827 galaxisainak ütközése a jóval távolabb található háttér galaxisok előtt történt. Az ütköző galaxisokat körülölelő sötét anyag a gravitáció révén torzította a téridőt, ezzel pedig a háttér galaxisok fényének útját – jellegzetes köríves formában - eltérítette. A kutatóknak ki kellett venni a „képletből” a látható galaxisok gravitációs befolyását, így tisztán meg lehetett figyelni a sötét anyag gravitációs tulajdonságait - ebből következtettek a rejtélyes anyagfajta tömegére és eloszlására.

Az Abell 3827 galaxishalmaz. A középső galaxisokat körülvevő kékes színű struktúra a távolabbi háttér galaxisok fényét eltorzító gravitációs lencsehatás következménye.A négy összeolvadó galaxis tanulmányozása során vették észre, hogy az egyik rendszer körül a sötét anyag-csomó nem mozog együtt galaxisával. Ebből azt a következtetést vonták le, hogy ismeretlen természetű sötét anyag-sötét anyag interakció jött létreForrás: ESO

Galaxisok fenntartója

Jelenlegi ismereteink alapján minden galaxis sötét anyag-csomókban létezik. A különös matéria gravitációs erejével egyben tartja a szüntelenül forgó rendszereket. Számítások szerint az Univerzum tömegének 85 százalékát kell kitennie a rejtélyes matériának, hogy ez megvalósulhasson.

Mi mennyi a Világegyetemben?

Az asztronómusok szerint az univerzum teljes tömeg-energia összetétele a következőképpen néz ki: 68 százalék sötét energia, 27 százalék sötét anyag és 5 százalék normál anyag. A cikkben szereplő 85 százalék azt jelenti, hogy az világegyetemben előforduló anyagokból ennyi tekinthető „sötétnek”.

Ötezer fényéves lemaradás

A tanulmányban megfigyelt négy ütköző galaxis egyikénél furcsa dolgot vettek észre: a sötét anyag csomója, mely galaxisát körülvette, lemaradt a rendszertől. Jelenleg 5000 fényévvel van a vizsgált galaxis mögött. Ezt az irdatlan távolságot a NASA Voyager űrszondája nagyjából 90 millió év alatt tenné meg.  

De miért maradt hátra a sötét anyag csomója? Számítógépes szimulációk alapján a galaxisok ütközésekor a normál anyag mellett a sötét anyag csomói is interakcióba léptek, amivel lelassították egymást. A legrejtélyesebb az egészben a kölcsönhatás természete: elképzelhető, hogy a tudomány számára ismert hatások állhatnak a háttérben, de a kutatás szerzői azt sem tartják kizártnak, hogy egy eddig ismeretlen erő „mutatta meg magát”. A szakemberek abban azonban biztosak, hogy az említett erő nem a gravitáció volt.

„Korábban azt gondoltuk, hogy a sötét anyag jól elvan magában és a gravitációs vonzástól eltekintve nem csinál semmi különösebbet. Ha azonban a sötét anyag lelassult az ütközéstől, akkor lehetséges, hogy olyan fizikai jelenségeket tapasztaltunk meg, amikről idáig tudomásunk sem volt" – mondta Richard Massey, a Durham Egyetem kutatója, a tanulmány vezető szerzője a kiadott sajtónyilatkozatban.

Mielőtt azonban teljesen egy tudományos-fantasztikus filmben éreznénk magunkat, a tudósok csillapítják a kedélyeket: más – számunkra ismert – tényezők is állhatnak a lemaradás mögött, ezért további kutatások szükségesek a jelenség okainak pontos tisztázására

 „Megfigyeléseink alapján az anyagfajta nemcsak a gravitációval, hanem másfajta erőkkel is kölcsönhatásban állhat, ami segíthet néhány, a sötét anyag természetére vonatkozó elméletet kigyomlálni” – tette hozzá Liliya Williams, a Minnesotai Egyetem munkatársa, aki szintén részt vett a tanulmány elkészítésében.

TejútrendszerForrás: ESO

Ellentmond egy korábbi tanulmánynak

A mostani tanulmány ellentmond egy nemrégiben közölt kutatásnak, amelyben 72 ütköző galaxishalmazt figyeltek meg és megállapították, hogy a rejtélyes sötét matéria csak minimálisan, vagy egyáltalán nem lép kapcsolatba önmagával.

A mostani publikáció megjelentetői szerint azonban van egy fundamentális különbség a két eredmény között. A galaxishalmazok ütközései jóval gyorsabban zajlottak, mint a különálló galaxisok karamboljai - ennek köszönhetően utóbbinál lehetőség nyílt még a legapróbb súrlódások felerősödésére is, amelyek később létrehozhatták a sötét anyag-csomó jól mérhető lemaradását.

Az ütközés időtartamával áll fenn a legtöbb bizonytalanság: elképzelhető, hogy a lassulást előidéző súrlódás egy nagyon gyenge erő, ami legalább egymilliárd évig működött, de az is elképzelhető, hogy jelentősebb erőről lehet szó, ami akár 100 millió év alatt hozhatta létre a sötét anyag és galaxisa közötti hézagot.

Massey ugyanakkor mindkét tanulmány eredményeit fontosnak vélte a sötét anyag megismerése szempontjából. A kutatás a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society április 15-i számában jelent meg.

KAPCSOLÓDÓ CIKKEK