Tamna tvar, nevidljiva tvar za koju se vjeruje da čini više od 80 posto mase svemira, nije lako uočiti. Međutim, možemo vidjeti gravitacijsko djelovanje tamne tvari na vidljivu materiju. Budući da je vodik najčešći element u svemiru, on postaje ključan za promatranje tih interakcija.
Iskoristivši tu činjenicu, tim istraživača analizirao je kako vodik apsorbira svjetlost iz udaljenih izvora poput galaksija, koristeći efekt poznat kao “Lyman-Alpha šuma”.
U astronomskoj spektroskopiji, Lyman-Alpha šuma je niz apsorpcijskih linija u spektrima udaljenih galaksija i kvazara, koje nastaju zbog prijelaza elektrona u neutralnom atomu vodika nazvanog Lyman-Alpha. Kada svjetlost prolazi kroz više oblaka plina s različitim crvenim pomacima, formira se više apsorpcijskih linija.
Ove podatke primijenili su u seriji simulacija kako bi mapirali raspodjelu tamne tvari kroz svemir.
Njihovo istraživanje, objavljeno u časopisu Journal of Cosmology and Astrophysics, potvrđuje da postoji nesklad između naših promatranja svemira i predviđanja o njegovim strukturama — što možda ukazuje na postojanje još neotkrivene vrste čestice.
Oblaci u svemiru
Svemir je ispunjen atomima vodika, često u oblacima neutralnog vodika koji čine veći dio međuzvjezdane tvari. U spektru svjetlosnih izvora kao što su galaksije i kvazari — čije strukture se smatraju pod utjecajem gravitacije tamne tvari — područja gdje vodik apsorbira svjetlost na putu prema Zemlji pojavljuju se kao niz bodljikavih linija, nalik šumi.
“Ovo su atomi i molekule koje je svjetlost susrela na svom putu,” izjavio je suautor studije Simon Bird, izvanredni profesor fizike i astronomije na Sveučilištu Kalifornija, Riverside, u priopćenju o radu. “Budući da svaki tip atoma ima specifičan način apsorbiranja svjetlosti, ostavljajući svojevrsni potpis u spektrogramu, moguće je pratiti njihovu prisutnost, osobito vodika, najzastupljenijeg elementa u svemiru.”
Bird je usporedio vodik s bojom, a tamnu tvar s vodom.
“Bojilo će slijediti gdje voda ide,” objasnio je. “Tamna tvar gravitira, pa ima gravitacijski potencijal. Vodik se povlači prema njemu i može se koristiti kao trag tamne tvari. Tamo gdje je gušće, ima više tamne tvari.”
‘Prava’ čestica
Ono što su istraživači otkrili dodatno je potvrdilo nesklad, ili “napetosti,” između onoga što promatramo o strukturama svemira i onoga što naši modeli predviđaju.
“Jedna od trenutnih napetosti je broj galaksija na malim skalama i pri niskim crvenim pomacima,” rekao je Bird. “Niski crveni pomak odnosi se na svemir koji je relativno blizu nas.”
Bird predlaže dva razloga za nesklad. Jedan je postojanje još neviđene čestice, koja bi mogla biti slična slabo interaktivnim masivnim česticama, ili WIMP-ovima, za koje se pretpostavlja da čine tamnu tvar.
Druga mogućnost je da se “nešto neobično” događa s supermasivnim crnim rupama koje se nalaze u središtima galaksija — one bi mogle na neki način “zastirati rast” svojih galaksija, izobličujući njihove strukture u oblike koje ne bismo očekivali.
“Ipak, još uvijek nije potpuno uvjerljivo,” rekao je Bird. “Ali ako se ovo potvrdi u kasnijim skupovima podataka, tada je mnogo vjerojatnije da se radi o novoj čestici ili nekoj novoj vrsti fizike, nego da crne rupe ometaju naše izračune.”
