Pre dva dana phys.org je objavio novu teorija o tamnoj materiji, SIDM, koja objašnjava dve astrofizičke zagonetke: visoko gusti halo u masivnoj galaksiji i niske gustine haloa u ultradifuznim galaksijama. Tekst prenosimo u celosti.

Smatra se da tamna materija čini oko 85% materije u univerzumu, a ona ne svetli i njenu priropdu ne razumemo dobro. Dok normalna materija apsorbuje, reflektuje i emituje svetlost, tamna materija je nevidljiva, što je čini teškom za otkrivanje. Teorija nazvana "samo-interagujuća tamna materija," (self-interacting dark matter) ili SIDM, predlaže da se čestice tamne materije međusobno samo-interagiraju putem tamne sile, snažno se sudarajući jedna s drugom blizu centra galaksije.

U radu objavljenom u časopisu The Astrophysical Journal Letters, istraživački tim predvođen Hai-Bo Yu, profesorom fizike i astronomije na Univerzitetu Kalifornija, Riverside, izveštava da SIDM istovremeno može da objasni dve astrofizičke zagonetke na suprotnim ekstremima.

"Prvi je visoko gusti halo u masivnoj eliptičnoj galaksiji," rekao je Yu. "Halo je otkriven posmatranjem snažnog gravitacionog savijanja svetlosti, a njegova gustina je toliko visoka da je izuzetno malo verovatna u prevladavajućoj teoriji hladne tamne materije. Druga je da haloi tamne materije ultra-difuznih galaksija imaju izuzetno niske gustine i teško ih je objasniti teorijom hladne tamne materije."

Halo tamne materije je halo nevidljive materije koja prožima i okružuje galaksiju ili skupinu galaksija. Gravitacioni savijanje se događa kada se svetlost koja putuje kroz univerzum iz dalekih galaksija krivi oko masivnih objekata. Teorija hladne tamne materije, ili CDM (cold dark matter), pretpostavlja da su čestice tamne materije bez sudara. Kako njihovo ime sugeriše, ultradifuzne galaksije imaju izuzetno nisku sjajnost, a raspodela njihovih zvezda i gasa je razuđena.

Yu su se u istraživanju pridružili Ethan Nadler, zajednički postdoktorski saradnik na Carnegie Observatorijsima i Univerzitetu Južna Kalifornija, i Daneng Yang, postdoktorski saradnik na UCR.

Da bi pokazali da SIDM može objasniti ove dve astrofizičke zagonetke, tim je sproveo prve simulacije visoke rezolucije formiranja kosmičke strukture sa jakim samointerakcijama tamne materije na relevantnim masenim skalama za snažno prelamanje svetlosti haloa i ultradifuznih galaksija.

"Ove samointerakcije dovode do prenosa toplote u halou, što čini gustinu haloa raznolikom u centralnim regionima galaksija," rekao je Nadler. "Drugim rečima, neki haloi imaju više centralne gustine, a drugi manje centralne gustine, u poređenju sa njihovim CDM pandanima, sa detaljima koji zavise od kosmičke evolucija i okoline pojedinih haloa."

Prema timu, ove dve zagonetke predstavljaju ozbiljan izazov standardnoj CDM paradigmi.

"CDM se suočava sa izazovom da objasni ove zagonetke," rekao je Yang. "SIDM je verovatno ubedljiv kandidat za pomirenje ova dva suprotna ekstrema. Nema drugih objašnjenja dostupnih u literaturi. Sada postoji intrigantna mogućnost da tamna materija može biti složenija i živopisnija nego što smo očekivali."

Ovo istraživanje takođe pokazuje moć ispitivanja tamne materije putem astrofizičkih posmatranja, uz pomoć alata za računarske simulacije formiranja kosmičke strukture.

"Nadamo se da će naše istraživanje podstaći više studija u ovoj obećavajućoj istraživačkoj oblasti," rekao je Yu. "To će biti posebno vreme, imajući u vidu očekivani priliv podataka u bliskoj budućnosti iz astronomskih opservatorija, uključujući James Webb svemirski teleskop i nadolazeću Rubin opservatoriju."

Od 2009. godine, rad Yua i saradnika pomogao je popularizaciji SIDM-a u zajednicama koje se bave čestičnom fizikom i astrofizikom.

Autor: Iqbal Pittalwala sa Univerziteta Kalifornija - Riverside. https://phys.org/news/2023-12-dark-theory-puzzles-astrophysics.html

Preveo Dragan Tanaskoski