Vaata galaktikat, mida sa näed? Ilmselt palju tähti. Ja maetud nende tähtede hulka, kui vaataksite piisavalt tähelepanelikult, võite leida planeete, musti auke, valgeid kääbuseid, asteroide ja igasuguseid mitmesuguseid turskeid võimalusi ja otsi. Tavaline galaktiline miljöö.
Enamik sellest galaktikast on see, mida te ei näeks tõesti tehtud. Te ei näeks nähtamatut, varjatud. Te ei näeks enamust sellest galaktilisest massist. Te ei näeks tumedat ainet.
Kõige tumedamad asjad
Tume mateeria on hüpoteetiline mateeria vorm ja selles hüpoteesis ujute selles praegu. Nii palju kui võime öelda, tuginedes aastakümnete pikkustele hoolikatele ja põhjalikele vaatlustele kõigest alates tähtede liikumisest galaktikates kuni galaktikate liikumiseni klastrites kuni suure paugu varaste hetkedeni kuni kogu universumi (st , oleme selle nimel kõvasti vaeva näinud), pole meie kosmos selline, nagu praegu tundub.
Peamine tulemus: enamik meie universumi toorest kraami lihtsalt ei suhelda valgusega. Selle tavaline nimi on “tume aine”, kuid parem nimi võiks olla nähtamatu oluline. Me pole päris kindlad, mis see on (töötame selle kallal ikka edasi), kuid tumeaine näib olevat mingi mikroskoopiline osake, mis ujutab üle kõik galaktikad, imbudes neid täiendava massiga. Kuna see tume aine ei interakteeru valgusega, ei tunne see elektromagnetilise jõu abil mingit pistmist - see tähendab, et see lihtsalt läbib normaalset ainet, ilma et oleks märganud ega hoolitsenud üksikut bitti.
Mitte millegi kaal
Nii võimas kui see tume aine on universumi sügavate ja segasete probleemide selgitamisel, on sellel siiski nõrku külgi. Kõige olulisem on see, et kui astrofüüsikud viivad galaktikate kasvu arvutisimulatsioone - jälgides nende moodustumist ja arengut miljardite aastate jooksul, kasutades kogu teadaolevat füüsikat, mis läheb galaktika galaktikaks -, leiavad nad, et tume aine kipub tegelikult olema, tõusevad tõepoolest nende galaktikate keskmesse roppusi kõrgete tihedusteni.
See on üksi hea ja igav ennustus, kuid see ei kattu tähelepanekutega. Kuigi me ei näe otseselt tumedat ainet (pidage meeles: nähtamatut), näeme selle mõju kõigele muule, sealhulgas tavalisele ainele. Tume aine ei pruugi küll elektromagnetilist mängu mängida, kuid see räägib siiski gravitatsioonist, sest gravitatsioon on üldsõbralik ja suudab rääkida iga massi ja energia purustatud kihiga kogu universumis.
Nii et kui te täidate galaktika tumeda ainega ja tumeaine kipub kesklinnas palju kokku kogunema, siis on seal palju kaal galaktika keskele ümbritsevat gaasi tõmmates. Kui see gaas südamikule surub, tõmbub see kokku ja variseb kokku, põhjustades massilisi tähtede moodustumise sündmusi, tuues välja uute tähtede pesakonna.
Teisisõnu peaks galaktikate tuumades olema hunnikuid gaasi ja tähtede molekulaarsetes hunnikutes. Ja kuigi galaktilised keskused on tõepoolest väga rikkad kohad, pole nad seda seda rikas.
Järeldus, et banaalne ennustus tumeaine käitumise kohta galaktilistes tuumades pole veel täielik lugu. Kuna meil on nii palju muid häid põhjuseid, et uskuda, et tumeaine on asi, muutub küsimus: mis selle tuumast välja lööb?
Asjade raputamine
Andke probleemile kümme teoreetilist füüsikat ja nad pakuvad kümmekond lahendust. Ja tumeaine südamike “õrnuse” korral on nad suutnud välja tuua kõikvõimalikud lõbusad selgitused. Võib-olla on tumeaine eksootilisem, kui me arvasime, suudades uue viienda loodusjõu kaudu iseendaga pisut suhelda, siludes end tuumas. Võib-olla on tume aine lihtsalt looduslikult soe ja energiline ning tal on raske seda keskpunkti kimbutada.
Nii lahedad kui need võimalused on, võib-olla on seletus midagi argisemat. Tume aine võib mõjutada normaalse mateeria käitumist gravitatsiooni kaudu ja sama kehtib ka vastupidiselt. Ehkki meie universumi tavaline asi on tunduvalt vähem mahukas kui nende tumedad kolleegid, suudab ta kõike muud tõmmata ja tõmmata, isegi kui see on pisike.
Hiljuti uuris astronoomide meeskond mitmeid kääbusgalaktikate populatsioone, kus pimeda ja normaalse aine vahelist seost oli kõige hõlpsam uurida. Nad kasutasid neid proove tähtede moodustumise ja kesktasandi vahelise seose jahtimiseks. Selle stsenaariumi korral, kui galaktika koges hiljuti palju tähtede moodustumist, käivitades plahvatusohtlikud supernoova tuuled ja muud temperamentsed puhangud, siis see viiks palju normaalset ainet tuumast välja ja gravitatsioon teeks oma asja ja tõmbaks osa tumedast ainest koos tavalise kraamiga.
Uuring leidis intrigeeriva tulemuse: paljudes hiljuti tähekujulistel kääbusgalaktikatel (viimased olnud viimase kuue miljardi aasta jooksul) olid keskne tihedus ühtlasem, samas kui nende vähem aktiivsed õed-vennad olid keskuses palju nõmedamad, soosides seda hüpoteesi, et normaalne aine võib tõepoolest mõjutada pimedust. Ehkki see ei lahenda täielikult tumeaine olemuse mõistatust, on see oluline samm edasi.
Loe lisaks: “kääbusgalaktikates kuumeneb tume aine“
