U gravitacijskoj leći, jednom zvjezdanom toku i satelitskoj galaksiji pojavljuje se isti obrazac: potreban je vrlo kompaktan izvor mase koji se ne vidi, a standardni model tamne tvari ga ne daje. U sva tri slučaja riječ je o strukturama koje traže znatno veću lokalnu gustoću nego što je moguće u modelu bez sudara među česticama.
Objašnjenje se traži u modelu poznatom kao self-interacting dark matter (SIDM), u kojem čestice tamne tvari međudjeluju i razmjenjuju energiju. Takav pristup dopušta nastanak gustih nakupina mase reda veličine milijun masa Sunca.
Kako nastaju kompaktne jezgre
U standardnom modelu čestice tamne tvari ne sudaraju se, nego prolaze jedna kroz drugu. Zbog toga raspodjela mase ostaje relativno glatka, bez naglih skokova gustoće na manjim razmjerima.
U modelu SIDM sudari među česticama postupno mijenjaju raspodjelu energije unutar halo struktura. Posljedica može biti koncentracija mase prema središtu i formiranje vrlo guste, kompaktne jezgre. Takve jezgre zadržavaju snažan gravitacijski učinak i na malim udaljenostima.
Isti trag u tri sustava
U sustavu gravitacijske leće JVAS B1938+666 analiza izobličenja svjetlosti pokazuje dodatni, vrlo kompaktan izvor mase bez vidljivog odgovarajućeg objekta.
U Mliječnoj stazi, u zvjezdanom toku GD-1, uočen je prekid i izdvojena struktura koja odgovara prolasku kompaktnog objekta kroz tok zvijezda. Takav prolaz mijenja njihov raspored i ostavlja jasan geometrijski trag.
U patuljastoj galaksiji Fornax nalazi se zbijeni skup zvijezda Fornax 6. Njegova veličina i raspored odgovaraju scenariju u kojem lokalno koncentrirana masa zadržava zvijezde unutar malog prostora.
U sva tri slučaja potreban je isti tip strukture: kompaktan izvor gravitacije koji standardni model ne daje, a koji se u modelu SIDM pojavljuje kao posljedica međudjelovanja čestica.
Jedan mehanizam na različitim razinama
Opažanja obuhvaćaju udaljene galaktičke sustave, strukture unutar Mliječne staze i obližnje satelitske galaksije. Unatoč razlikama u razmjerima, izračuni daju slične mase i gustoće takvih kompaktnih nakupina.
Njihov učinak vidi se kroz izobličenje svjetlosti i promjene u rasporedu zvijezda, što omogućuje njihovu detekciju bez izravnog opažanja same tamne tvari.
Daljnja opažanja gravitacijskih leća, precizno praćenje zvjezdanih tokova i analiza patuljastih galaksija trebala bi pokazati koliko su takvi objekti česti i kako su raspoređeni u svemiru.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
