Detektører av mørk materie vet knapt noe om mørk materie, men nå vet de dette: Det oppfører seg annerledes i utkanten av gamle galakser enn i nye.
Mørk materie er ting vi ikke kan se i universet. Den utgjør mesteparten av massen i universet, men avgir ikke lys. Imidlertid trekker det på alt med tyngdekraften. Alt i universet fungerer som det blir trukket på av store tunge skyer av noe vi ikke kan se. Astronomer er bare ikke sikre på hva det er.
En ny artikkel, publisert 3. januar i tidsskriftet Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, hjelper imidlertid til å begrense den.
Det meste av den mørke saken som forskere er klar over, eksisterer i "glorie" eller skyer i galakser. Men det er et problem: Disse kjernene oppfører seg ikke som de skal, i henhold til datasimuleringer.
Når forskere modellerer oppførselen til mørke materiehaloer, danner disse strukturene vanligvis visse former: tette baller av mørk materie i sentrum av galaksen, omgitt av tunge overspenninger. Astronomer kaller dette "cusp" -fordelingen av mørk materie. Men i virkeligheten oppfører mange galakser seg som om deres mørke materie går i de ytre delene av galaksen, og omgir en "kjerne" som er mer eller mindre tom for det usettede materialet. Astronomer kaller dette avviket "cusp-core" problemet.
Den populære forklaringen på cusp-core problemet, kalt "Self Interacting Dark Matter" (SIDM) -modellen, antyder at ikke bare mørk materie eksisterer helt utenfor fysikken vi er i stand til direkte å oppdage og forstå, men den fungerer også på seg selv ved å bruke ukjente krefter. Hvis mørk materies interaksjoner med seg selv skiller seg fra interaksjonen med vanlig materie, kan det forklare hvordan det er klart å reise fra sentrum av galakser ut mot kantene.
Men denne forklaringen kan være overkompliserende ting, antyder den nye studien.
En annen styrke kunne skyve mørk materie ut av sentrum av galakser: oppvarming av mørk materie. Det refererer til intens energi og vind fra stjernedannelse som skyver mørk materie ut av sentrum av galakser (der de fleste nye stjerner dannes). Men det er lite direkte bevis for dette fenomenet, og selv om det var, er det ikke klart om slik oppvarming ville være kraftig nok til å forklare avviket mellom modeller for mørk materiefordeling og hva observasjoner viser.
Denne nye artikkelen antyder imidlertid at oppvarming av mørk materie er den rette forklaringen.
Forfatterne studerte 16 dverggalakser fordelt omtrent i to kategorier: galakser som sluttet å danne stjerner for milliarder av år siden og galakser som sluttet å danne stjerner nylig eller fremdeles danner stjerner.
Forskerne fant at de eldre, mindre aktive galaksene hadde en tendens til å ha mørke materie - regioner i deres senter med mye mørk materie. Mer aktive galakser hadde en tendens til å ha tomme kjerner.
De nye funnene antyder at oppvarming av mørk materie er reell og spiller en betydelig rolle i hvordan mørk materie oppfører seg, skrev forskerne. Galakser som for lenge siden sluttet å danne stjerner hadde også mindre energi til å skyve mørk materie ut av det galaktiske sentrum. I disse tilfellene oppførte mørk materie seg på den måten enkle modeller forutsier at de burde. Mer aktive stjernedannende galakser hadde mer oppvarming, og det fikk den mørke saken til å avvike fra modellene.
Hvis dette funnet er riktig, begrenser det mulighetene for hva mørk materie kan være, om enn ikke dramatisk: Det må bare være noe som vil bli sprengt ut av sentrum av en galakse med mange nye stjerner. Og dette resultatet kan bety at det er unødvendig å foreslå alle slags bisarre mørke stoffegenskaper for å forklare hvordan stoffet oppfører seg.
Fortsatt er ingenting sikkert ennå. Forskerne erkjente i papiret at de stolte på metoder for å simulere mørk materie som har kommet under en viss kritikk. Det kan være andre galakser der ute med egenskaper et sted mellom cusp- og kjernemodellene, noe som vil komplisere de nye funnene.
Foreløpig kan detektiver av mørk materie bare feste et nytt bevis på oppslagstavlene dekket med rød streng.
