Tumeda aine detektiivid ei tea tumedast ainest peaaegu midagi, kuid nüüd teavad nad seda: Vanade galaktikate äärealadel käitub see teisiti kui uutes.
Tume mateeria on kraam, mida me universumis ei näe. See moodustab suurema osa massist universumis, kuid ei eralda valgust. Siiski pukseerib see kõike raskusega. Kõik universumis toimib nii, nagu seda tõmbaksid suured rasked pilved millestki, mida me ei näe. Astronoomid lihtsalt pole kindlad, mis see on.
Uut paberit, mis ilmus 3. jaanuaril ajakirjas Kuu ajakirjad kuningliku astronoomiaühingu kuuaruandes, aitab seda siiski kitsendada.
Enamik tumeaineid, millest teadlased on teadlikud, eksisteerivad galaktikates "halos" ehk pilvedes. Kuid seal on probleem: need tuumad ei käitu arvutisimulatsioonide kohaselt nii, nagu nad peaksid.
Kui uurijad modelleerivad tumeda aine haloside käitumist, moodustavad need struktuurid tavaliselt teatud kujundid: galaktikate keskpunktides asuvad tumeda aine tihedad pallikesed, mida ümbritsevad hägused kraamid. Astronoomid nimetavad seda tumeda aine "jama" jaotuseks. Kuid tegelikkuses käituvad paljud galaktikad nii, nagu nende tume aine tiirleb galaktika välimistel servadel, ümbritsedes "tuuma", mis on enam-vähem tühi nägemata materjalist. Astronoomid nimetavad seda lahknevust probleemiks.
Populaarne seletus tuumprobleemini, mida nimetatakse "SIDM-muuks" (Self Interacting Dark Matter - SIDM), viitab sellele, et tumeaine ei eksisteeri mitte ainult väljaspool füüsikat, mida me suudame otseselt tuvastada ja mõista, vaid see toimib ka ise kasutades tundmatuid jõude. Kui tumeda aine interaktsioonid iseendaga erinevad interaktsioonidest tavalise mateeriaga, võib see seletada, kuidas see on õnnestunud liikuda galaktikate keskustest nende servade poole.
Kuid see seletus võib osutuda liiga keeruliseks, soovitab uus uuring.
Teine jõud võib tumeda aine galaktikate keskmest välja viia: tumeda aine kuumutamine. See viitab intensiivsele energiale ja tuulele, mis tuleneb tähtede moodustumisest, mis ajab tumeda aine galaktikate keskmetest välja (kus moodustub enamik uusi tähti). Kuid selle nähtuse kohta pole vähe otseseid tõendeid ja isegi kui see oleks olemas, pole selge, kas selline kuumutamine oleks piisavalt võimas, et selgitada erinevust tumeda aine jaotuse mudelite vahel ja mida vaatlused näitavad.
Kuid see uus paber viitab sellele, et tumeda aine kuumutamine on õige seletus.
Autorid uurisid 16 kääbusgalaktikat, mis jagunesid laias laastus kahte kategooriasse: galaktikad, mis lakkasid tähtede moodustumisest miljardeid aastaid tagasi, ja galaktikad, mis lõpetasid tähtede moodustamise viimasel ajal või moodustavad veel tähti.
Teadlased leidsid, et vanematel vähem aktiivsetel galaktikatel kippus olema tumeda aine klotse - keskusi, kus on palju tumedat ainet. Aktiivsemates galaktikates kippusid olema tühjad tuumad.
Uued leiud viitavad sellele, et tumeaine kuumutamine on tõeline ja mängib olulist rolli tumeda aine käitumises, kirjutasid teadlased. Galaktikatel, mis juba ammu lakkasid tähtede moodustamisest, oli ka vähem energiat, et tumedat ainet galaktilisest keskusest välja ajada. Neil juhtudel käitus tumeaine viisil, nagu lihtsad mudelid ennustavad. Aktiivsematel tähte moodustavatel galaktikatel oli suurem kuumus ja see muutis seal oleva tumeaine mudelitest erinevaks.
Kui see leid on õige, kitsendab see võimalusi, mis võiks olla tumeaine, ehkki mitte dramaatiliselt: see peab lihtsalt olema midagi, mis puhutaks välja galaktika keskmest, kus on palju uusi tähti. Ja see tulemus võib tähendada, et aine käitumise selgitamiseks pole tarvis teha ettepanekuid igasuguste veidrate tumeaine omaduste kohta.
Siiski pole veel midagi kindlat. Teadlased tunnistasid oma töös, et nad tuginevad tumeda aine simuleerimise meetoditele, mida on mõneti kritiseeritud. Seal võib olla teisigi galaktikaid, millel on omadused kuskil nuku ja tuumemudeli vahel, mis raskendaks uusi leide.
Nüüd aga saavad tumeaine detektiivid pöörduda punase nööriga kaetud teadetetahvlite poole veel ühe tõendusmaterjaliga.
