Przecław News

Informacje o Polsce. Wybierz tematy, o których chcesz dowiedzieć się więcej w Wiadomościach Przecławia.

Odległe galaktyki i prawdziwa natura ciemnej materii

W centrum galaktyk spiralnych – tych bliskich nas, ale także tych oddalonych o miliardy lat świetlnych – znajduje się rozległy obszar sferyczny złożony z cząstek ciemnej materii. Region ten ma dwie definiujące właściwości: stałą gęstość poza pewnym promieniem, która rozszerza się dramatycznie w czasie, podczas gdy gęstość maleje. Sugeruje to, że istnieje bezpośrednie oddziaływanie między cząstkami elementarnymi tworzącymi halo ciemnej materii a tymi, które tworzą zwykłą materię – protonami, elektronami, neutronami i fotonami. Spekulujemy, że ta hipoteza jest bezpośrednio sprzeczna z obecną dominującą teorią używaną do opisu wszechświata – znaną jako Lambda-Cold Dark Matter – która zakłada, że ​​cząstki zimnej ciemnej materii są obojętne i nie oddziałują z żadną inną cząsteczką poza grawitacją.

Te ważne odkrycia zostały przedstawione w nowym badaniu, opublikowanym niedawno w prestiżowym czasopiśmie Astronomia i astrofizyka Magazyn, który badał dużą liczbę odległych galaktyk, oddalonych o około siedem miliardów lat świetlnych. Badanie przeprowadzone przez Gauri Sharmę i Paolo Salucci z SISSA wraz z Glennem van de Venem z Uniwersytetu Wiedeńskiego pozwala na świeże spojrzenie na jedną z największych tajemnic współczesnej fizyki. Według autorów, te nowe badania stanowią krok naprzód w naszym zrozumieniu ciemnej materii, nieuchwytnego pierwiastka w naszym wszechświecie, który został postawiony w oparciu o jego możliwy do wykazania wpływ na ciała niebieskie, ale nie został jeszcze bezpośrednio udowodniony. Dzieje się tak pomimo wielu ukierunkowanych obserwacji astrofizycznych i eksperymentów przygotowanych w tym celu w dedykowanych laboratoriach podziemnych.

Badanie ciemnej materii w odległych galaktykach

Ciemna materia stanowi około 84% masy we wszechświecie: „Jej dominująca obecność we wszystkich galaktykach wynika z faktu, że gwiazdy i gaz wodorowy poruszają się, jakby były rządzone przez niewidzialny pierwiastek”. Jak dotąd próby jej badania koncentrowały się na galaktykach zbliżonych do naszej: „Jednak w tym badaniu”, wyjaśnia, „po raz pierwszy staraliśmy się zaobserwować i określić ilościowo rozkład masy galaktyk spiralnych przy użyciu tej samej morfologii, co te znajdujące się w pobliżu, ale znacznie dalej, a więc o około siedem. Chodzi o to, że przodkowie galaktyk spiralnych, takich jak nasza, mogą dostarczyć kluczowych wskazówek na temat natury cząstki w sercu układanki ciemnej materii”. Paolo Salucci dodaje: „Poprzez badanie ruchu gwiazd w prawie 300 odległych galaktykach, odkryliśmy, że obiekty te zawierają również halo ciemnej materii, a zaczynając od centrum galaktyki, halo to faktycznie ma obszar o stałej gęstości”. Tę cechę zaobserwowano już w badaniach nad pobliskimi galaktykami, z których część była również dziełem SISSA.

READ  „Chandrayaan-3 wyląduje bezpiecznie, nawet jeśli wszystko pójdzie nie tak”: Naukowiec

Nowe badania ujawniły jednak, że ten centralny region ma coś zupełnie nieoczekiwanego w kontekście tak zwanego „Standardowego Modelu kosmologii”. Sharma mówi, że „w wyniku kontrastu między właściwościami bliskich i odległych galaktyk spiralnych – to znaczy między dzisiejszymi galaktykami a ich poprzednikami sprzed siedmiu miliardów lat, możemy zobaczyć, że istnieje nie tylko niewyjaśniony region o stałej gęstości ciemna materia, ale także to, że jej wymiary rosną w czasie, jak gdyby podlegała procesowi”. Ciągła ekspansja i cienienie”. Dowód ten jest trudny do zinterpretowania, jeśli cząstki ciemnej materii nie wchodzą w interakcje, jak założono w modelu Lambda-CDM. „W naszym niedawno opublikowanym artykule przedstawiamy dowody na bezpośrednią interakcję między ciemną materią a normalną materią, która z czasem powoli tworzy region o stałej gęstości od centrum galaktyki na zewnątrz” – mówi Sharma. Ale jest więcej.

Powolny, ale nieunikniony proces

„Zdumiewające, że wspomniany region o stałej gęstości rozszerza się z czasem. Jest to bardzo powolny proces, ale jest to proces nieustanny. Jedno z możliwych wyjaśnień? „Najprostsze jest to, że początkowo, kiedy uformowała się galaktyka, rozkład ciemnej materii w koronie była sferyczność zgodnie z przewidywaniami teorii Lambda-CDM, ze szczytem intensywności w centrum. Później uformował się dysk galaktyczny charakterystyczny dla galaktyk spiralnych, otoczony halo bardzo gęstych cząstek ciemnej materii. Z biegiem czasu efekt interakcji, który przyjęliśmy, oznaczał, że cząstki zostały przechwycone przez gwiazdy lub wyrzucone w zewnętrzne obszary galaktyki.” Proces ten stworzyłby kulisty region o stałej gęstości w halo ciemnej materii, którego wymiary zwiększają się proporcjonalnie czas i wreszcie dotrzeć do tych w galaktycznym dysku Stellar, jak opisano w artykule w „Astronomy and Astrophysics”. „Wyniki badań rodzą ważne pytania dotyczące alternatywnych scenariuszy opisujących cząstki ciemnej materii (oprócz Lambda-CDM), takich jak ciepła ciemna materia i samooddziałującą ciemną materię”, mówi Sharma., bardzo jasna ciemna materia.

READ  Badanie wulkanu Argyle ujawnia trzeci dowód kluczowy dla znalezienia nowych złóż diamentów

Modele te powinny również uwzględniać widoczną ewolucję czasową zarejestrowaną we wspomnianym regionie. Właściwości galaktyk bardzo odległych w czasie i przestrzeni zapewniają kosmologom prawdziwą bramę do zrozumienia tajemnic ciemnej materii”. Warto zauważyć: „Zgodnie z filozofią Nietzschego prawdę tej tajemnicy można ujawnić nie poprzez szczegółowe najpiękniejszy — najbardziej elegancki scenariusz Matematyki, prostota i przewidywalność jako rozwinięcie długo potwierdzonych teorii. — ale raczej przez „brzydki” scenariusz zdefiniowany przez nieprecyzyjne i złożone zjawiska obserwacyjne, przez zaniedbaną teorię fizyczną, zupełnie niezwiązaną z tym, co jest nam znane”, mówi Salucci.