Tamna tvar, koja se pretpostavlja da čini 85% ukupne materije u svemiru, ostaje zagonetna po svojoj prirodi i neemitira svjetlost. Za razliku od obične materije koja apsorbira, reflektira i emitira svjetlost, tamnu tvar nije moguće direktno opaziti, što znatno otežava njezino detektiranje. Teorija poznata pod nazivom “samodjelujuća tamna tvar” (SIDM) sugerira da čestice tamne tvari međusobno djeluju putem skrivene sile, uslijed čega dolazi do intenzivnih sudara unutar galaktičkih središta.
U radu objavljenom u časopisu The Astrophysical Journal Letters, istraživački tim pod vodstvom profesora Hai-Boa Yua s odjela za fiziku i astronomiju na Sveučilištu u Kaliforniji, Riverside, iznosi kako SIDM teorija može objasniti dva izrazito različita astrofizička problema.
“Prvi problem odnosi se na gustoću tamne tvari u halu masivne eliptične galaksije, otkrivenog kroz fenomen snažnog gravitacijskog lećenja. Njezina gustoća je toliko velika da se ne uklapa u opće prihvaćenu teoriju hladne tamne tvari”, objašnjava Yu. “Drugi problem su haloovi tamne tvari ultra-difuznih galaksija s izuzetno niskim gustoćama, što također izmiče objašnjenju kroz teoriju hladne tamne tvari.”
Halo tamne tvari je nevidljivi oblak materije koji okružuje galaksije ili skupine galaksija. Gravitacijsko lećenje se događa kada svjetlost iz udaljenih galaksija biva preusmjerena oko masivnih objekata. Prema teoriji hladne tamne tvari (CDM), čestice tamne tvari ne sudaraju se. Ultra-difuzne galaksije, s druge strane, karakterizira vrlo niska svjetlost i razbacanost zvijezda i plina.
Yuovom timu pridružili su se Ethan Nadler, postdoktorski suradnik na Carnegie Opservatorijima i Sveučilištu Južne Kalifornije, te Daneng Yang, postdoktorski istraživač na UCR-u.
Sposobnost SIDM teorije
Kako bi potvrdili sposobnost SIDM teorije u objašnjavanju navedenih problema, istraživači su proveli prve visokorezolucijske simulacije formiranja kozmičkih struktura koje uključuju snažna samodjelovanja tamne tvari, relevantna za halo s jakim gravitacijskim lećenjem i ultra-difuzne galaksije.
“Navedena samodjelovanja rezultiraju prijenosom topline unutar haloa, što dovodi do različitih gustoća u središnjim dijelovima galaksija”, ističe Nadler. “Drugim riječima, neki haloovi imaju veću gustoću u središtu u usporedbi s onima u CDM teoriji, a drugi manju, ovisno o evolucijskoj povijesti i okolišu svakog pojedinog haloa.”
Tim ističe da oba problema predstavljaju ozbiljan izazov za standardnu CDM paradigmu.
“CDM teorija se suočava s teškoćama u objašnjavanju ovih zagonetki”, naglašava Yang. “SIDM se ističe kao uvjerljiv kandidat koji može pomiriti ove krajnosti. Dosad nije predloženo drugo zadovoljavajuće objašnjenje. Ovo otkriće otvara mogućnost da je tamna tvar kompleksnija i dinamičnija nego što smo pretpostavljali.”
Istraživanje također ukazuje na važnost astrofizičkih promatranja i računalnih simulacija kozmičkih struktura u proučavanju tamne tvari.
“Naš rad nadamo se potaknut će dodatna istraživanja u ovom obećavajućem području”, zaključuje Yu. “To je posebno važno u svjetlu nadolazećih podataka iz astronomskih opservatorija poput James Webb Space Teleskopa i budućeg Rubinova opservatorija.”
Yu i njegovi suradnici od 2009. godine imaju značajan doprinos u popularizaciji SIDM teorije unutar zajednica čestica i astrofizike.
Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram –t.me/kozmoshr
Pozdrav svima! Hvala što čitate Kozmos.hr! Ja sam Ivan i dugi niz godina pišem o svermiu, astronomiji, znanosti, povijesti i arheologiji, a imao sam priliku sudjelovati i u dokumentarcima Science Discovery-ja te History Channel-a.
