Da li je otkrivena "tamna sila" koja objašnjava pravu prirodu misterija vezanih sa tamnom materijom?

Foto: Yalong River Hydropower Development Company, Ltd. / Xinhua News / Profimedia

Nova teorija sugeriše da je tamna materija sačinjena od čestica koje imaju jaku interakciju jedne s drugima preko takozvane "tamne sile", piše Space.com. Ako je ovo istina, konačno bismo mogli da imamo objašnjenje za ekstremne gustine koje vidimo u haloima tamne materije koji okružuju galaksije.

Postojanje čestica koje se zovu "tamna materija koja ima interakciju sama sa sobom" (SIDM) je alternativa teorijama o "hladnoj tamnoj materiji" u kojima je pretpostavljeno da je ona načinjena od masivnih, sporih (i zato hladnih) čestica koje imaju slabu interakciju jedna s drugom i zato se ne sudaraju. Problem sa ovakvim modelima hladne tamne materije je taj što one ne uspevaju da objasne dve misterije koje se tiču haloa tamne materije.

Preporučujemo

- Prva misterija je halo od tamne materije velike gustine u masivnoj eliptičnoj galaksiji. On je otkriven kroz posmatranja jakog gravitacionog prelamanja, a njegova gustina je toliko velika da je veoma malo verovatno da može da se objasni teorijom hladne tamne materije - kaže Hai-Bo Ju, vođa tima i profesor fizike i astronomije na Univerzitetu Kalifornija u Riversajdu.

- Druga misterija je da haloi tamne materije ultra-difuznih galaksija imaju veoma niske gustine, te su i oni teško objašnjivi preko teorije hladne tamne materije - dodao je on.

Tamna materija je već dugo velika zagonetka za naučnike, jer iako čini oko 85 odsto celokupne materije u Svemiru, ona nema interakciju sa svetlom, i zato je bukvalno nevidljiva za nas. Ovo naučnicima govori da ovde nije reč o samo neviđenim konglomeracijama materije sačinjene od elektrona, protona i neutrona - barionske materije, od koje su napravljene zvezde, planete, naša tela i sve ostalo što vidimo - nego mora biti napravljenga od nečeg drugog.

Jedini način na koji naučnici mogu uopšte da potvrde postojanje tamne materije je opservacija njene interakcije sa gravitacijom. Ovaj efekat može da se "oseti" posmatranjem barionske materije koju vidimo, i posmatranjem svetlosti.

Preciznije, kad svetlost putuje pored ovih tamnom materijom obmotanih galaksije, uticaj ove supstancije na "tkaninu Svemira" pomera putanju svetlosti i daje za posledicu pomeranje "pozadinskih" izvora na nove lokacije.

Ovaj efekat, nazvan "gravitaciono pomeranje" je ono što je naučnike navelo na zaključak da većina, a možda i sve galaksije, oko sebe imaju haloe tamne materije. A veruje se da se oni protežu mnogo dalje od vidljivih objekata kao što su zvezde, gas i prašina. Gravitaciono pomeranje je takođe omogućilo astronomima da izmere gustinu ovih haloa tamne materije. Oni sa većom gustinom više utiču na putanju svetlosti, od onih sa manjom, koji su raspoređeni oko ultra-difuznih galaksija - sa manje svetlosti i raštrkanim zvezdama i gasom. Međutim, naučnici još ne umeju da objasne ovako ekstremnu razliku gustina haloa tamne materije.

Kako bi probali da reše ovaj problem, Ju i kolege, među kojima su istraživači sa Univerziteta Južna Kalifornija Itan Nedler i Danen Jang, stvorili su simulacije kosmičkih struktura u visokoj rezoluciji, koje su zasnovane na stvarnim astronomskih opservacijama.

Oni su u ove simulacije učitali samo-interakcije tamne materije na masovnoj skali.

- Ove samo-interakcije su dovele do transfera toplote u halou, što diverzifikuje njegovu gustinu u centralnim regionima galaksija. Drugim rečima, neki od njih imaju veće centralne gustine, a neki manje, kad se uporede sa njihovim pandanima od tamne materije, dok detalji zavise od evolucione kosmičke istorije i okruženja - rekao je Nedler.

Tim je zaključio da SIDM interaguje kroz "tamnu silu", baš kao što barionske čestice interaguju preklo sile elektromagnetizma i preko jake i slabe nuklearne sile, te da bi ovo moglo da pruži objašnjenje koje teorije o "hladnoj tamnoj materiji" ne mogu.

- Hladna tamna materija teško da može da objasni ove misterije. SIDM je najbolji kandidat da "pomiri" dva suprotstavljena ekstrema. Sad postoji zanimljiva mogućnost da je tamna materija kompleksnija nego što smo mislili - rekao je Jang.

Tim smatra da njihovo istraživanje takođe pruža primer analitičke snage ujedinjenja stvarnog posmatranja Univerzuma, koje su detaljnije uz pojavu svake nove generacije teleskopa, sa snagom veštačke inteligencije.

- Nadamo se da naš rad podstiče više izučavanja u ovoj oblasti. Stiže na vreme, pošto se očekuje mnogo podataka u bliskoj budućnosti iz astronomskih opservatorija, uključujući Teleskog Džejms Veb i uskoro Opservatoriju Rubin - rekao je Ju.

(Telegraf Nauka/Space.com)