Se på en galakse, hva ser du? Sannsynligvis mange stjerner. Og begravet blant disse stjernene, hvis du så nøye nok, kan du finne planeter, sorte hull, hvite dverger, asteroider og alle slags forskjellige chunky odds og ender. Det vanlige galaktiske miljøet.
Det du ikke ville se, er hva det meste av den galaksen er egentlig laget av. Du vil ikke se det usynlige, det skjulte. Du vil ikke se hoveddelen av den galaktiske massen. Du ville ikke se den mørke saken.
Dark Matters Most
Mørk materie er en hypotetisk form for materie, og i den hypotesen svømmer du i den akkurat nå. Så langt vi kan fortelle, basert på flere tiår med nøye, grundige observasjoner av alt fra bevegelse av stjerner i galakser til bevegelsen av galakser i klynger til de tidlige øyeblikkene av det store smellet til veksten av struktur over hele universet (dvs. , vi har jobbet veldig hardt med dette), kosmos vårt er ikke det som virker på overflaten.
Hovedresultatet: de fleste råstoffene i universet vårt samhandler rett og slett ikke med lys. Det vanlige navnet er "mørk materie", men et bedre navn kan være usynlig saken. Vi er ikke helt sikre på hva det er (vi jobber fortsatt med den biten), men den mørke saken ser ut til å være en slags mikroskopisk partikkel som oversvømmer hver galakse, og gir dem ekstra masse. Fordi denne mørke saken ikke samhandler med lys, føles den ikke noe med den elektromagnetiske kraften å gjøre, noe som betyr at den ganske enkelt går gjennom normal materie uten å legge merke til eller bry seg om en eneste bit.
Vekten av ingenting
Så kraftig som denne mørke saken er når det gjelder å forklare dype og forvirrende problemer i universet, den har noen svakheter. Når astrofysikere kjører datasimuleringer av veksten av galakser - sporer dannelsen og utviklingen deres i løpet av milliarder av år ved å bruke all den kjente fysikken som går ut på å gjøre en galakse til en galakse - finner de ut at den mørke saken har en tendens til å virkelig, klumper seg virkelig opp til uanstendig høye tettheter i sentrum av disse galaksene.
Det er en fin og dandy prediksjon på egen hånd, men den stemmer ikke helt overens med observasjoner. Selv om vi ikke direkte kan se den mørke saken (husk: usynlig), kan vi se dens virkning på alt annet, inkludert normal materie. Den mørke materien spiller kanskje ikke det elektromagnetiske spillet, men det snakker med tyngdekraften, fordi tyngdekraften er supervennlig og er i stand til å snakke med hver bit av masse og energi i hele universet.
Så hvis du fyller en galakse med mørk materie, og den mørke materien har en tendens til å klumpe seg mye i sentrum, så vil det være mye vekt i sentrum av galaksen og tegner inn den omkringliggende gassen. Når den gassen komprimerer på kjernen, vil den krympe og kollapse, utløse massive stjernedannelseshendelser og sprute ut kull med nye stjerner.
Med andre ord, kjernene til galakser skal ha hauger på molekylære masser av gass og stjerner. Og selv om galaktiske sentre faktisk er veldig rike steder, er de ikke at rik.
Konklusjonen om at den banale prediksjonen om oppførsel av mørk materie i galaktiske kjerner ikke er hele historien. Siden vi har så mange andre gode grunner til å tro at mørk materie er en ting, blir spørsmålet: hva sparker det ut av kjernen?
Rister ting
Gi ti teoretisk fysikk et problem, og de vil komme med et dusin løsninger. Og i tilfelle av "nøydighet" av kjerner med mørk materie, har de klart å spre alle slags morsomme forklaringer. Kanskje er mørk materie mer eksotisk enn vi trodde, i stand til litt å samhandle med seg selv gjennom en ny femte naturkraft, og jevne seg ut i kjernen. Kanskje mørk materie bare er en smule naturlig varm og energisk, og har vanskelig for å samle seg i sentrum.
Så kule som disse alternativene er, kanskje er forklaringen noe mer dagligdags. Den mørke materien kan påvirke atferden til normal materie via tyngdekraften, og det samme er omvendt. Mens de er vesentlig mindre voluminøse enn deres mørke kolleger, kan den vanlige saken i universet vårt trekke og trekke og spre alt annet, selv om det bare er en liten bit.
Nylig studerte et team av astronomer flere bestander av dverggalakser, der koblingen mellom mørk og normal materie lettest kunne undersøkes. De brukte disse prøvene for å jakte på eventuelle sammenhenger mellom stjernedannelse og sentral tetthet. I dette scenariet, hvis en galakse opplevde mye nylig stjernedannelse, utløser eksplosive supernovavind og andre temperamentutbrudd, ville det drive mye normal materie ut av kjernen, og tyngdekraften ville gjøre sine ting og trekke noe av den mørke materien sammen med de normale tingene.
Studien fant et spennende resultat: dverggalakser med mye nylig stjernedannelse ("nyere" er i løpet av de siste seks milliarder årene) hadde jevnere sentrale tettheter, mens deres mindre aktive søsken var mye mer cuspy i sine sentre, og favoriserte denne hypotesen om normal materie kan faktisk påvirke mørket. Selv om dette ikke løser gåten om mørk materie, er det et betydelig skritt fremover.
Les mer: “Mørk materie varmes opp i dverggalakser”
