Astronomi su proučavali složeni sudar između dva masivna galaktička skupa, u kojoj su se golemi oblaci tamne tvari odvojili od tzv. normalne tvari. Ova dva skupa, koji sadrže tisuće galaksija, udaljeni su milijardama svjetlosnih godina od Zemlje.
Tijekom sudara, tamna tvar – nevidljiva tvar koja osjeća gravitaciju, ali ne emitira svjetlost – pretekla je normalnu tvar. Ova nova opažanja prvi put izravno istražuju odvajanje brzina tamne i normalne tvari.
Galaktički skupovi: Najveće strukture u svemiru
Galaktički skupovi su među najvećim strukturama u svemiru, okupljeni pod utjecajem gravitacije. Samo 15% mase ovih skupova čini normalna tvar, ista ona od koje su sačinjeni planeti, ljudi i sve oko nas. Od te normalne tvari, većina je vrući plin, dok ostatak čine zvijezde i planeti. Preostalih 85% mase skupa čini tamna tvar.
Tijekom sudara skupa, poznatog kao MACS J0018.5+1626, pojedinačne galaksije uglavnom su prošle neozlijeđene zbog ogromnih razmaka između njih. Međutim, kada su se golemi oblaci plina između galaksija sudarili, plin je postao turbulentan i pregrijan.
Dok sva tvar, uključujući normalnu i tamnu tvar, međusobno djeluje gravitacijom, normalna tvar također djeluje elektromagnetski, što je usporava tijekom sudara. Tako je normalna tvar ostala zaustavljena, dok su oblaci tamne tvari nastavili dalje.
Tamna tvar kao pijesak
Emily Silich, glavna autorica nove studije, usporedila je ovu situaciju s masivnim sudarom kamiona s pijeskom: “Tamna tvar je poput pijeska i leti naprijed,” kaže Silich, studentica na Caltechu.
Ovo otkriće postignuto je korištenjem podataka iz Caltech Submillimeter Observatory, W.M. Keck Observatory, NASA-inog Chandra X-ray Observatory, NASA-inog Hubble Space Telescope, European Space Agency (ESA) i Atacama Submillimeter Telescope Experimenta u Čileu. Neka od ovih opažanja obavljena su prije nekoliko desetljeća, dok je potpuna analiza svih prikupljenih podataka provedena tijekom posljednjih nekoliko godina
Slična situacija viđena je u poznatom skupu Bullet, gdje se vrući plin jasno vidi kako zaostaje za tamnom tvari nakon sudara dva galaktička skupa. Slučaj MACS J0018.5 je sličan, ali orijentacija sudara je rotirana za približno 90 stupnjeva u odnosu na skup Bullet.
Jedan od masivnih skupova u MACS J0018.5 kreće se gotovo ravno prema Zemlji, dok drugi juri u suprotnom smjeru. Ova orijentacija omogućila je istraživačima jedinstven pogled na brzine tamne i normalne tvari, po prvi put omogućivši im mapiranje tih brzina tijekom sudara galaktičkih skupova.
Kako bi izmjerili brzinu normalne tvari ili plina u skupu, istraživači su koristili metodu opažanja poznatu kao kinetički Sunyaev-Zel’dovich (SZ) efekt. Ovaj efekt nastaje kada fotoni iz ranog svemira, kozmičke mikrovalne pozadine (Cosmic microwave background ili CMB), skreću od elektrona u vrućem plinu na svom putu prema Zemlji. Mjerenjem promjene svjetline CMB-a, istraživači mogu odrediti brzinu plinskih oblaka unutar galaktičkih skupova.
Profesor Sunil Golwala iz Caltecha, mentor Emily Silich, ističe da su “Sunyaev-Zeldovich efekti još uvijek bili relativno nova metoda opažanja kada smo 2006. prvi put usmjerili novu kameru na CSO prema galaktičkim skupovima.”
Do 2019. godine, istraživači su proveli ova mjerenja u nekoliko galaktičkih skupova, otkrivajući brzinu plina ili normalne tvari. Također su koristili Keck za mjerenje brzine galaksija u skupu, što im je posredno otkrilo brzinu tamne tvari.
Otkrivanje tajni tamne tvari
S više podataka i jasnijim razumijevanjem orijentacije skupova, istraživači su uspjeli shvatiti zašto tamna i normalna tvar izgledaju kao da putuju u suprotnim smjerovima. Silich je dio svoje doktorske disertacije posvetila analizi ovog fenomena, koristeći podatke iz Chandra X-ray Observatory i surađujući s Johnom ZuHoneom iz Centra za astrofiziku pri Harvard & Smithsonianu.
Silich ističe da “sudari ovih skupova predstavljaju najenergetskije fenomene od Velikog praska”. U budućnosti, istraživači se nadaju da će ovakve studije pružiti nove tragove o tajanstvenoj prirodi tamne tvari. “Ovo je početna točka za detaljnija istraživanja o prirodi tamne tvari”, zaključuje Silich.
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.
