Ve vesmíru je více temné hmoty než obyčejná hmota a obvykle jsou všechny smíchány dohromady v galaxiích. Při kolizi mezi obřími galaktickými klastry se horké plynové mraky v klastrech setkávají se třením, když prochází navzájem a oddělují je od hvězd. Tmavé hmoty nejsou ovlivněny ani tímto třením, takže astronomové dokázali vypočítat vliv své gravitace na normální hmotu.
Temná hmota a normální hmota byly rozptýleny ohromnou kolizí dvou velkých shluků galaxií. Objev pomocí rentgenové observatoře Chandra NASA a dalších dalekohledů poskytuje přímý důkaz o existenci temné hmoty.
"Toto je nejenergičtější kosmická událost, kromě Velkého třesku, o kterém víme," řekl člen týmu Maxim Markevitch z Harvard-Smithsonianova centra pro astrofyziku v Cambridge, Massachusetts.
Tato pozorování poskytují nejsilnější důkaz, že většina hmoty ve vesmíru je temná. Navzdory značným důkazům temné hmoty navrhli někteří vědci alternativní teorie gravitace, kde je silnější na mezigalaktických měřítkách, než předpovídali Newton a Einstein, čímž se odstranila potřeba temné hmoty. Takové teorie však nemohou vysvětlit pozorované účinky této kolize.
"Vesmír, kterému dominují temné věci, se zdá být absurdní, a tak jsme chtěli vyzkoušet, zda v našem myšlení nebyly nějaké základní nedostatky," řekl Doug Clowe z Arizonské univerzity v Tucsonu a vedoucí studie. "Tyto výsledky jsou přímým důkazem toho, že existuje temná hmota."
V klastrech galaxií je normální hmota, jako atomy, které tvoří hvězdy, planety a všechno na Zemi, primárně ve formě horkého plynu a hvězd. Hmota horkého plynu mezi galaxiemi je mnohem větší než hmotnost hvězd ve všech galaxiích. Tato normální hmota je ve shluku vázána gravitací ještě větší hmoty temné hmoty. Bez temné hmoty, která je neviditelná a lze ji zjistit pouze gravitací, by rychle se pohybující galaxie a horký plyn rychle létaly.
Týmu bylo na dalekohledu Chandra uděleno více než 100 hodin za pozorování galaxie clusteru 1E0657-56. Klastr je také známý jako kulka, protože obsahuje velkolepý kulka ve tvaru oblaku stovky milionů stupňů plynu. Rentgenový snímek ukazuje, že tvar střely je způsoben větrem vytvářeným vysokorychlostní srážkou menší skupiny s větším.
Kromě pozorování v Chandře byly k určení polohy hmoty v klastrech použity Hubbleův kosmický dalekohled, velmi velký dalekohled Evropské jižní observatoře a Magellanovy optické dalekohledy. To bylo provedeno měřením účinku gravitačních čoček, kde gravitace ze shluků zkresluje světlo od galaxií v pozadí, jak předpovídá Einsteinova teorie obecné relativity.
Horký plyn při této srážce byl zpomalen tažnou silou, podobnou odporu vzduchu. Naproti tomu temná hmota nebyla nárazem zpomalena, protože neinteraguje přímo se sebou nebo s plynem kromě gravitace. To vedlo k oddělení tmavé a normální hmoty pozorované v datech. Kdyby byl horký plyn nejmasivnější složkou v klastrech, jak navrhují alternativní teorie gravitace, takové oddělení by nebylo vidět. Místo toho je nutná temná hmota.
"To je typ výsledku, který budou muset budoucí teorie vzít v úvahu," řekl Sean Carroll, kosmolog z Chicagské univerzity, který se studie nezúčastnil. "Když se posuneme kupředu, abychom pochopili skutečnou povahu temné hmoty, nebude možné tento nový výsledek ignorovat."
Tento výsledek také dává vědcům větší jistotu, že newtonovská gravitace známá na Zemi a ve sluneční soustavě pracuje také na obrovských měřítcích shluků galaxií.
"Uzavřeli jsme tuto mezeru v gravitaci a přistoupili jsme blíže než kdy dříve k vidění této neviditelné záležitosti," řekla Clowe.
Tyto výsledky jsou publikovány v nadcházejícím vydání časopisu The Astrophysical Journal Letters. Marshall Space Flight Center, Huntsville, Ala., Řídí program Chandra pro ředitelství vědecké mise agentury. Smithsonian Astrofyzical Observatory řídí vědu a letové operace z rentgenového centra Chandra, Cambridge, Massachusetts.
Původní zdroj: Chandra News Release
