U sudaru dvaju golemih skupova galaksija astronomi traže trag nečega što još nitko nije izravno vidio: mogućih sudara čestica tamne tvari. Računalne simulacije sustava El Gordo pokazuju da model u kojem te čestice mogu promijeniti unutarnje energetsko stanje dio opaženih svojstava opisuje bolje od jednostavnijih modela.
Simulacije nude objašnjenje koje se može provjeriti novim mjerenjima, ali još ne potvrđuju od čega je tamna tvar građena. U istom modelu ostaju neslaganja s rendgenskim zračenjem i ograničenjima dobivenima iz drugih skupova galaksija.
R. Valdarnini u radu objavljenom 27. kolovoza u časopisu The Astrophysical Journal usporedio je simulacije spajanja s kartama mase, raspodjelom vrućeg plina i položajima galaksija. Ključno pitanje nije bilo samo može li model proizvesti sličnu sliku, nego može li istodobno zadovoljiti različita mjerenja.
Gravitacija otkriva masu koju ne vidimo
El Gordo nastaje spajanjem dvaju masivnih skupova galaksija. Uz galaksije sadrži velik udio vrućeg plina i još veću količinu nevidljive mase, čiji se raspored procjenjuje gravitacijskim lećenjem.
Masa u prednjem planu savija putanje svjetlosti udaljenijih galaksija. Iz njihovih izobličenih slika može se rekonstruirati kako je masa raspoređena, čak i kada sama ne zrači. El Gordo tako djeluje i kao prirodno povećalo za udaljenije objekte.
Na kompozitu Hubbleovih i Chandrinih podataka galaksije, vrući plin i rekonstruirana masa ne zauzimaju posve iste položaje. Plava karta pritom nije fotografija tamne tvari: nastala je iz njezina procijenjenog gravitacijskog učinka.
Sudari koji dio gibanja pretvaraju u unutarnju energiju
U uobičajenom opisu hladne tamne tvari njezine se čestice tijekom sudara skupova uglavnom mimoilaze, dok se plin sudara i usporava. Alternativni modeli dopuštaju i izravno međudjelovanje čestica tamne tvari.
Ovdje su razmotrena dva njihova energetska stanja. Pri dovoljno snažnom sudaru čestica može prijeći iz osnovnog u pobuđeno stanje. Dio energije gibanja tada se pretvara u unutarnju energiju, zbog čega se masa tijekom spajanja drukčije raspoređuje.
U ispitivanim simulacijama dodavanje takvih neelastičnih sudara pomoglo je uskladiti podatke o lećenju s drugim obilježjima El Gorda. Samo elastični sudari, u kojima se ne pobuđuje unutarnje stanje, nisu jednako uspješno zadovoljili odabrane uvjete.
Model još mora proći provjere
Najuspješnije simulacije proizvode približno dvostruko jače ukupno rendgensko zračenje od izmjerenoga. Za njih je potrebno i snažnije međudjelovanje čestica nego što dopuštaju pojedine analize drugih skupova, uključujući Bullet Cluster.
Zaključak također ovisi o nesigurnostima procijenjene mase i položaja središta mase. Ako buduća mjerenja potvrde manju masu glavnog skupa uz veći razmak dviju komponenti, predloženo objašnjenje teško bi se uklopilo u podatke.
Preciznije karte gravitacijskog lećenja zato mogu dati odlučujući test. Pokazat će slaže li se predloženi model i s preciznijim mjerenjima ili njegovo sadašnje slaganje s podacima ovisi o velikim mjernim nesigurnostima.
