Novo istraživanje predlaže postojanje izravne interakcije između elementarnih čestica koje čine halo tamne tvari i onih koje čine običnu materiju, što je u sukobu s trenutno prevladavajućom teorijom koja se koristi za opisivanje svemira.
Halo tamne tvari
U središtu spiralnih galaksija nalazi se ogromno područje u obliku sfere koje se sastoji od čestica tamne tvari. Ovo područje ima dvije glavne značajke, gustoću koja je konstantna do određenog promjera te opadajuću gustoću daljnjim širenjem tijekom vremena. Te karakteristike sugeriraju postojanje izravne interakcije između elementarnih čestica koje čine halo tamne tvari i onih koje čine običnu tvar tj. protona, elektrona, neutrona i fotona. Halo tamne tvari je hipotetska struktura u obliku aureole koja omotava galaktički disk i prostire se iza ruba vidljive galaksije. Ne može se izravno promatrati, ali njeno postojanje zaključuje se temeljem njezinog učinka na kretanje zvijezda i plina u galaksijama. Hipoteza o interakciji elementarnih čestica haloa tamne tvari i običnih čestica u izravnom je sukobu s trenutno prevladavajućom teorijom koja se koristi za opisivanje svemira, poznatom kao Lambda-hladna tamna materija, koja tvrdi da su čestice hladne tamne tvari inertne i da ne stupaju u interakciju s bilo kojom drugom česticom osim u gravitacijskom smislu.
Studija, koju su proveli Gauri Sharma i Paolo Salucci iz SISSA-e, zajedno s Glenom Van de Venom sa Sveučilišta u Beču, dala je novu perspektivu kada je u pitanju jedan od najvećih misterija moderne fizike. Prema autorima, ovo istraživanje predstavlja korak naprijed u našem razumijevanju tamne materije, nedostižnog elementa o kojem se teoretiziralo na temelju njegovih dokazanih učinaka na druga nebeska tijela, ali koji i dalje nije izravno dokazan.
https://kozmos.hr/tamna-tvar-mozda-dolazi-od-iskonskih-crnih-rupa/
Regije s konstantom gustoće tamne tvari
Tamna tvar čini otprilike 84% mase svemira: “Njezina dominantna prisutnost u galaksijama proizlazi iz činjenice da se zvijezde i plinoviti vodik kreću kao da njima upravlja nevidljivi element”, objašnjava Gauri Sharma. Do sada su se pokušaji proučavanja fokusirali na galaksije bliže Mliječnoj stazi, “Međutim, u ovoj studiji po prvi put smo nastojali promatrati i odrediti raspodjelu mase spiralnih galaksija slične morfologije, ali mnogo udaljenijih, što znači da su starije za nekih sedam milijardi godina od Mliječne staze. Ideja je u suštini da bi preci spiralnih galaksija poput naše mogli ponuditi temeljne odgovore na pitanje o prirodi čestica u srcu tamne tvari.”
Paolo Salucci dodaje: “Proučavajući kretanje zvijezda u otprilike 300 udaljenih galaksija, otkrili smo da ovi objekti također imaju aureolu tamne tvari, te da, polazeći od središta galaksije, ova aureola zapravo ima područje čija je gustoća konstantna.” Ova je osobina već uočena u studijama koje su proučavale obližnje galaksije, od kojih su neke također provođene od strane SISSA-e.
Novo istraživanje je također otkrilo nešto neočekivano u vezi središnjeg područja, što se pritom ne uklapa u kontekst tzv. standardnog modela kozmologije. Sharma kaže da “kao rezultat kontrasta između svojstava obližnjih i udaljenih spiralnih galaksija, tj. između današnjih galaksija i njihovih predaka od prije sedam milijardi godina, možemo uočiti da ne samo da postoji neobjašnjiva regija s konstantom gustoće tamne tvari, već da se njezine dimenzije s vremenom povećavaju kao da su podvrgnute procesu stalnog širenja i razrjeđivanja.” Ovaj fenomen je vrlo teško objasniti ako čestice tamne tvari nisu međusobno djelovale, kao što nalaže Lambda-Hladna tamna materija model. “U istraživanju koje smo nedavno objavili,” kaže Sharma, “nudimo dokaze o izravnoj interakciji između tamne tvari i obične tvari koja s vremenom polako stvara područje dosljedne gustoće od središta galaksije prema van.”
https://kozmos.hr/novo-istrazivanje-galaksija-propituje-standardni-model-kozmologije/
Širenje regije tamne tvari
“Nevjerojatno, ali gore navedeno područje s konstantnom gustoćom širi se tijekom vremena. To je vrlo spor proces, ali je neumoljiv”, kaže Salucci. Moguće objašnjenje? “Najjednostavnije je da je u početku, kada je nastala galaksija, raspodjela tamne materije u sfernom halou bila onakva kakvu je predviđala Lambda-CDM teorija, s vrhom gustoće u središtu. Kasnije se formirao galaktički disk koji karakterizira spiralne galaksije, okružen aureolom iznimno gustih čestica tamne tvari. Kako je vrijeme prolazilo, učinak interakcije koji pretpostavljamo, uzrokovao bi zarobljavanje čestica od strane zvijezda ili njihovo izbacivanje u vanjske krajeve galaksije.” Ovaj proces stvorio je sferično područje dosljedne gustoće unutar haloa tamne tvari, s dimenzijama koje su se proporcionalno povećavale tijekom vremena i konačno dosegle one galaktičkog zvjezdanog diska.
“Rezultati istraživanja podižu važna pitanja za alternativne scenarije koji opisuju čestice tamne materije kao što su topla tamna tvar, samo-interaktivna tamna tvar i ultra lagana tamna tvar”, kaže Sharma. “Ovi modeli također moraju uzeti u obzir jasnu vremensku evoluciju zabilježenu u gore navedenoj regiji. Svojstva vrlo udaljenih galaksija u prostoru i vremenu nude pravi pristup razumijevanju misterija tamne tvari.”
Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram
Izvori:
Ja sam Matija Klarić.
Student sam Ekonomskog fakulteta, a u slobodno se vrijeme bavim volonterstvom te istraživanjem, čitanjem i pisanjem o mojim omiljenim temama; svemiru, astronomiji, astrofizici i tehnologiji.
