Astronomii au descoperit că poate exista un ingredient ce lipsește în structura cosmică pe care noi o cunoaștem a modului în care se comportă materia neagră.

Ei au descoperit o discrepanță între modelele teoretice ale modului în care ar trebui să se distribuie materia neagră în grupurile de galaxii și observațiile referitor la faptul cum aderă materia neagră în realitate la aceste grupuri.

Ce este materia neagră?

Materia întunecată este o masă ipotetică invizibilă despre care se crede că este responsabilă pentru adăugarea gravitației la galaxii și alte corpuri. Deoarece cantitatea de material vizibil din galaxii nu poate explica formele, distribuțiile și mișcările lor, astrofizicienii susțin că trebuie să existe o formă de masă care încă rămâne a fi descoperită. Această masă nu pare să afecteze în mod semnificativ materia normală.

Materia neagră nu emite, nu absorb sau reflectă lumină. Prezența sa este cunoscută numai prin atracția gravitațională asupra materiei vizibile din spațiu. O modalitate prin care astronomii pot detecta materia întunecată este prin măsurarea modului în care gravitația distorsionează spațiul, efect numit lentilare gravitațională.

Care este componenta lipsă

Cercetătorii au descoperit că concentrațiile la scară mică de materie întunecată în grupuri produc efecte de lentilare gravitațională care sunt de 10 ori mai puternice decât se aștepta. Aceste dovezi se bazează pe observații detaliate fără precedent ale mai multor grupuri masive de galaxii de către telescopul spațial Hubble al NASA și de Very Large Telescope (VLT) din Chile al European Southern Observatory.

Clusterele de galaxii, cele mai masive structuri din univers compuse din galaxii membre individuale, sunt cele mai mari depozite de materie întunecată. Nu numai că sunt ținute împreună în mare măsură de gravitația materiei întunecate, ci galaxiile grupate individuale sunt ele însele pline de materie întunecată. Prin urmare, materia întunecată din clustere este distribuită atât pe scări mari, cât și pe scări mici.

Această imagine realizată de Hubble prezintă clusterul masiv de galaxii MACS J1206. Înglobate în cluster sunt imaginile distorsionate ale galaxiilor îndepărtate, văzute ca arce și trăsături distorsionate. Aceste distorsiuni sunt cauzate de cantitatea de materie întunecată din cluster, a cărei gravitație îndoaie și mărește lumina din galaxiile îndepărtate. Acest efect, numit lentilare gravitațională, permite astronomilor să studieze galaxii îndepărtate care altfel ar fi prea slabe pentru a fi văzute. Câteva dintre galaxiile în cluster sunt suficient de masive și dense pentru a distorsiona și mări sursele îndepărtate. Galaxiile din cele trei pătrate reprezintă exemple de astfel de efecte.

Priyamvada Natarajan de la Universitatea Yale din New Haven, Connecticut, unul dintre teoreticienii de bază a echipei, a spus: „Există o caracteristică a universului pe care pur și simplu nu o surprindem în modelele noastre teoretice actuale. Acest lucru ar putea semnala un decalaj în actuala noastră înțelegere a naturii materiei negre și a proprietăților acesteia, deoarece aceste date concrete ne-au permis să analizăm distribuția detaliată a materiei întunecate la cea mai mică scară.”.

CITEȘTE:  Cea mai rapidă stea observată vreodată

Spre surprinderea echipei, imaginile Hubble au dezvăluit, de asemenea, arcuri la scară mai mică și imagini distorsionate ascunse în distorsiunile obiectivului la scară mai mare din nucleul fiecărui cluster, unde se află cele mai masive galaxii. Cercetătorii cred că lentilarea în acest caz este produsă de gravitația concentrațiilor dense de materie întunecată asociată cu galaxiile grupate individual. Distribuția materiei negre în regiunile interioare ale galaxiilor individuale este cunoscută prin faptul că sporește efectul global de lentilizare al clusterului.

Observațiile spectroscopice prin măsurarea vitezei stelelor care orbitează în interiorul mai multor grupări de galaxii au confirmat acest lucru. „Pe baza studiului nostru spectroscopic, am reușit să asociem galaxiile cu fiecare grup și să estimăm distanțele acestora”, a declarat membru al echipei Piero Rosati de la Universitatea din Ferrara din Italia. “Viteza stelelor ne-a oferit o estimare a masei fiecărei galaxii, inclusiv cantitatea de materie neagră”, a adăugat un membru al echipei Pietro Bergamini de la INAF-Observatory of Astrophysics and Space Science din Bologna, Italia.

Echipa a comparat hărțile materiei întunecate cu eșantioane de grupuri de galaxii simulate cu mase similare, situate la aproximativ aceleași distanțe ca grupurile observate. Clusterele din simulările pe computer nu au arătat același nivel de concentrație a materiei întunecate pe cele mai mici scări – scările de fapt asociate cu clusterele individuale de galaxii văzute în univers.

Echipa așteaptă cu nerăbdare să continue testarea modelului standard de materie neagră pentru a stabili natura intrigantă a acestuia.

astrofeed patreon

via: [NASA]