Nonostante l’abbondanza di prove circostanziali dell’esistenza della materia oscura – la misteriosa forma di materia che domina le galassie e gli ammassi – gli astronomi devono ancora osservarla direttamente.
Ma la ricerca non è ancora finita. Un’ipotesi sulla natura di materia oscura è che alcune di esse possono essere autoreattive, il che significa che le singole particelle interagiscono poco tra loro. Se ciò fosse vero, ci sarebbero una serie di attente prove osservative dell’esistenza di questa sottoclasse di materia oscura.
Alcuni di questi suggerimenti sono stati recentemente delineati in un documento inviato per la pubblicazione su Reviews of Modern Physics e pubblicato nel database del preprint. arXiv (Si apre in una nuova scheda).
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lente gravitazionale forte
La lente stroboscopica si verifica quando c’è una fortunata coincidenza delle osservazioni. Quando gli astronomi osservano un ammasso di galassie distanti, ad esempio, possono anche vedere un po’ di luce proveniente da galassie lontane che passano attraverso l’ammasso. La massa del gruppo galattico (solitamente 10^14 o 10^15 volte crema solare) sono così grandi da piegare e distorcere la trama dello spazio circostante. Questo distorce le immagini di sfondo galassietrasformandoli da familiari strutture a forma di ventaglio e ovali in serpenti lunghi e sinuosi e altre forme divertenti.
Gli astronomi possono ricostruire quelle immagini distorte e utilizzare questa ricostruzione per determinare quanta massa c’è nella massa e dove si raccoglie. La materia oscura autoreattiva di solito ha un “grumo” diverso dalla normale materia oscura non interagente. La materia oscura non interagita continuerà ad accumularsi a densità incredibilmente elevate nei nuclei degli ammassi di galassie, perché non c’è nient’altro lì per fermarla. Ma quando la materia oscura interagisce con se stessa, rallenta il processo di costruzione del nucleo e appiana le cose all’interno dell’ammasso.
Note dettagliate (come quella che ho dato di recente Telescopio spaziale James Webb) della distribuzione di massa all’interno degli ammassi di galassie può fornire prove della presenza di materia oscura.
doppia lente gravitazionale
In contrasto con il forte lente a gravitàUna lente debole non richiede un’occlusione massiccia. Invece, mentre la luce di molte galassie lontane si faceva strada attraverso l’universo, le galassie si accumulavano gravità Di tutte le galassie e altri oggetti a cui la luce passa vicino nel suo viaggio, lo cambia in piccoli modi. Ad esempio, le galassie in una direzione possono apparire leggermente più arrotondate o più grasse delle galassie in altre direzioni.
Una forte lente gravitazionale richiede un allineamento fortunato, quindi non abbiamo molti kit con cui lavorare. Ma sebbene le lenti gravitazionali deboli producano un effetto molto più piccolo, abbiamo molti dati da utilizzare. Gli astronomi sono molto entusiasti Lanciato il telescopio spaziale romano Nancy Graceche fornirà mappe dettagliate della lente debole dell’universo vicino e potrebbe dirci se la materia oscura sta interagendo con se stessa.
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curve di rotazione
Negli anni ’70, un astronomo Vera Robinnote di movimento stelle Le galassie interne hanno fornito la prima prova significativa dell’esistenza della materia oscura. In breve, le galassie ruotano molto rapidamente. Se riassumiamo tutta la massa di una galassia in base a ciò che possiamo vedere, non c’è abbastanza attrazione gravitazionale per contenere stelle con orbite così veloci. Pertanto, deve esserci più massa che non possiamo vedere: la materia oscura.
Ancora una volta, poiché la materia oscura autoreattiva si accumula in modo diverso rispetto alla materia non interagente, questo può cambiare le curve di rotazione (i grafici delle velocità delle stelle in orbite diverse) per le galassie.
False galassie
Durante i suoi miliardi di anni di vita, il materiale ha piovuto costantemente su ogni galassia circostante. In altre parole, ogni galassia sta nuotando in un oceano di cose. Questa materia può includere sia materia normale che materia oscura. Quando la materia oscura interagisce con se stessa, ciò fa sì che la porzione di materia oscura della galassia venga leggermente spostata dietro la materia normale (perché la materia normale può nuotare attraverso tutti gli oggetti circostanti senza problemi).
Ciò può far sì che le galassie abbiano due nuclei leggermente bilanciati: uno fatto di materia normale e uno di materia oscura. Questo spostamento provoca disturbi di marea in tutta la galassia, che possono causare un disco Galassia da deformare. Future osservazioni dettagliate delle galassie potrebbero rivelare una svolta nel disco che può essere spiegata solo dalla materia oscura auto-interagente.
fusioni
Quando ammassi di galassie giganti si fondono, gli astronomi possono guardare i detriti per capire cosa c’è dentro. Ad esempio, il famoso Bullet Cluster mostra cosa è successo quando due gruppi si sono fusi: le stelle e la materia oscura (misurata attraverso una lente gravitazionale) sono passate l’una nell’altra intatte, mentre tutto il gas sfuso nei gruppi si è schiantato l’uno contro l’altro al centro della collisione .
Il fatto che la materia oscura sia presente ai margini del sistema ci dice che la materia oscura non interagisce molto con se stessa; Altrimenti si sarebbe aggrovigliato al centro vicino al gas. Il grappolo di proiettili e altri grappoli simili consentono agli astronomi di porre limiti alla forza della materia oscura in grado di interagire con se stessa. Più osservazioni porteranno a limiti più precisi e possibilmente prove positive per l’autointerazione della materia oscura, se ciò fornisce un adattamento migliore per le osservazioni.
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