Det er mer mørk materie enn vanlig materie i universet, og de er vanligvis alle blandet sammen i galakser. I en kollisjon mellom gigantiske galakse-klynger møter varme gassskyer i klyngene friksjon når de passerer gjennom hverandre, og skiller dem fra stjernene. Den mørke saken påvirkes heller ikke av denne friksjonen, så astronomer klarte å beregne effekten av dens tyngdekraft på vanlig materie.
Mørk materie og normal materie er blitt skrudd fra hverandre av den enorme kollisjonen av to store galakser. Funnet, ved hjelp av NASAs Chandra røntgenobservatorium og andre teleskoper, gir direkte bevis for eksistensen av mørk materie.
"Dette er den mest energiske kosmiske hendelsen, foruten Big Bang, som vi vet om," sa teammedlem Maxim Markevitch fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics i Cambridge, Mass.
Disse observasjonene gir det sterkeste beviset ennå på at det meste av saken i universet er mørkt. Til tross for betydelig bevis for mørk materie, har noen forskere foreslått alternative teorier for tyngdekraften der den er sterkere på intergalaktiske skalaer enn forutsagt av Newton og Einstein, og fjerner behovet for mørk materie. Slike teorier kan imidlertid ikke forklare de observerte effektene av denne kollisjonen.
"Et univers som er dominert av mørke ting virker kritisk, så vi ønsket å teste om det var noen grunnleggende feil i tankegangen vår," sa Doug Clowe fra University of Arizona i Tucson, og leder for studien. "Disse resultatene er direkte bevis på at mørk materie eksisterer."
I galakse klynger er den normale saken, som atomene som utgjør stjernene, planetene og alt på jorden, først og fremst i form av varm gass og stjerner. Massen på den varme gassen mellom galaksene er langt større enn stjernenes masse i alle galaksene. Denne normale saken er bundet i klyngen av tyngdekraften til en enda større masse mørk materie. Uten mørk materie, som er usynlig og bare kan oppdages gjennom dens tyngdekraft, ville de raskt bevegelige galakser og den varme gassen raskt fly fra hverandre.
Teamet fikk mer enn 100 timer på Chandra-teleskopet for å observere galakse klyngen 1E0657-56. Klyngen er også kjent som kuleklyngen, fordi den inneholder en spektakulær kuleformet sky av hundre millioner grader gass. Røntgenbildet viser at kuleformen skyldes en vind produsert av høyhastighetskollisjonen av en mindre klynge med en større.
I tillegg til Chandra-observasjonen, ble Hubble-romteleskopet, Det europeiske sørlige observatoriets Very Large Telescope og Magellan optiske teleskoper brukt til å bestemme massenes plassering i klyngene. Dette ble gjort ved å måle effekten av gravitasjonslinsering, der tyngdekraften fra klyngene forvrenger lys fra bakgrunnsgalakser som forutsagt av Einsteins teori om generell relativitet.
Den varme gassen i denne kollisjonen ble bremset av en dragkraft, lik luftmotstand. I kontrast ble den mørke materien ikke bremset av påvirkningen, fordi den ikke samvirker direkte med seg selv eller gassen, bortsett fra gjennom tyngdekraften. Dette ga separasjonen av den mørke og normale saken sett i dataene. Hvis varm gass var den mest massive komponenten i klyngene, som foreslått av alternative gravitasjonsteorier, ville en slik separasjon ikke blitt sett. I stedet kreves mørk materie.
"Dette er den typen resultat som fremtidige teorier må ta hensyn til," sa Sean Carroll, kosmolog ved University of Chicago, som ikke var involvert i studien. "Når vi går fremover for å forstå den sanne naturen til mørk materie, vil dette nye resultatet være umulig å ignorere.»
Dette resultatet gir også forskere større tillit til at den newtonske tyngdekraften som er kjent på jorden og i solsystemet, også fungerer på de enorme skalaene fra galakse klynger.
"Vi har lukket dette smutthullet om tyngdekraften, og vi har kommet nærmere enn noensinne til å se denne usynlige saken," sa Clowe.
Disse resultatene blir publisert i en kommende utgave av The Astrophysical Journal Letters. NASAs Marshall Space Flight Center, Huntsville, Ala., Administrerer Chandra-programmet for byråets Science Mission Directorate. Smithsonian Astrophysical Observatory kontrollerer vitenskap og flyoperasjoner fra Chandra X-ray Center, Cambridge, Mass.
Originalkilde: Chandra News Release
