Vo vesmíre je viac temnej hmoty ako obyčajná hmota a obvykle sú všetky spolu zmiešané v galaxiách. Pri kolízii medzi obrovskými klastrami galaxií sa oblaky horúcich plynov v klastroch stretávajú s trením, keď prechádzajú jeden druhého a oddeľujú ich od hviezd. Toto trenie nie je ovplyvnené ani temnou hmotou, takže astronómovia dokázali vypočítať vplyv svojej gravitácie na pravidelnú hmotu.
Temná hmota a normálna hmota boli rozdrvené obrovskou zrážkou dvoch veľkých zhlukov galaxií. Tento objav pomocou röntgenového observatória Chandra NASA a ďalších ďalekohľadov poskytuje priamy dôkaz o existencii temnej hmoty.
"Toto je najenergetickejšia kozmická udalosť, okrem Veľkého tresku, o ktorej vieme," uviedol člen tímu Maxim Markevitch z Harvard-Smithsonianského centra pre astrofyziku v Cambridge, Massachusetts.
Tieto pozorovania poskytujú najsilnejší dôkaz, že väčšina hmoty vo vesmíre je tmavá. Napriek značnému dôkazu o temnej hmote, niektorí vedci navrhli alternatívne teórie gravitácie, kde je silnejšia na medzigalaktických mierkach, ako predpovedali Newton a Einstein, čím sa odstránila potreba temnej hmoty. Takéto teórie však nemôžu vysvetliť pozorované účinky tejto kolízie.
"Vesmír, ktorému dominujú temné veci, sa zdá byť absurdný, a tak sme chceli otestovať, či sa v našom myslení nevyskytli nejaké základné nedostatky," uviedol Doug Clowe z Arizonskej univerzity v Tucsone a vedúci štúdie. „Tieto výsledky sú priamym dôkazom existencie temnej hmoty.“
V klastroch galaxií je normálna hmota, podobne ako atómy, ktoré tvoria hviezdy, planéty a všetko na Zemi, primárne vo forme horúceho plynu a hviezd. Hmotnosť horúceho plynu medzi galaxiami je omnoho väčšia ako hmotnosť hviezd vo všetkých galaxiách. Táto normálna hmota je v zhluku viazaná gravitáciou ešte väčšej hmoty temnej hmoty. Bez temnej hmoty, ktorá je neviditeľná a ktorú možno zistiť iba pomocou gravitácie, by rýchlo sa pohybujúce galaxie a horúci plyn rýchlo odlietali.
Tímu bolo na ďalekohľade Chandra udelené viac ako 100 hodín na pozorovanie galaktického zhluku 1E0657-56. Klaster je známy aj ako klaster guľôčok, pretože obsahuje veľkolepý mrak v tvare guľôčky plynu sto miliónov stupňov. Röntgenový obrázok ukazuje tvar guľky v dôsledku vetra spôsobeného vysokorýchlostnou zrážkou menšieho zhluku s väčším.
Okrem pozorovania v Chandre sa na určenie polohy hmoty v zoskupeniach použil Hubbleov vesmírny teleskop, veľmi veľký ďalekohľad Európskeho južného observatória a Magellanove optické teleskopy. Toto sa uskutočnilo meraním účinku gravitačných šošoviek, kde gravitácia zo zhlukov skresľuje svetlo z galaxií v pozadí, ako to predpovedá Einsteinova teória všeobecnej relativity.
Horúci plyn bol pri tejto zrážke spomalený brzdnou silou podobnou odporu vzduchu. Naopak, temná hmota nebola nárazom spomalená, pretože neinteraguje priamo so sebou alebo s plynom okrem gravitácie. To viedlo k oddeleniu tmavej a normálnej hmoty pozorovanej v údajoch. Keby bol horúci plyn najmasívnejšou zložkou klastrov, ako to naznačujú alternatívne teórie gravitácie, takéto oddelenie by nebolo vidieť. Namiesto toho je potrebná tmavá hmota.
"Toto je typ výsledku, ktorý budú musieť budúce teórie zohľadniť," uviedol Sean Carroll, kozmológ z Chicagskej univerzity, ktorý sa štúdie nezúčastnil. „Keď sa pohneme vpred, aby sme pochopili skutočnú povahu temnej hmoty, nebude možné tento nový výsledok ignorovať.“
Tento výsledok tiež dáva vedcom väčšiu istotu, že newtonovská gravitácia, ktorá je známa na Zemi av slnečnej sústave, pracuje aj na obrovských mierkach zhlukov galaxií.
"Uzavreli sme túto medzeru v gravitácii a priblížili sme sa k tejto neviditeľnej záležitosti viac ako kedykoľvek predtým," uviedla Clowe.
Tieto výsledky sú publikované v nadchádzajúcom vydaní The Astrophysical Journal Letters. Marshall Space Flight Center, Huntsville, Ala., NASA, riadi program Chandra pre Riaditeľstvo vedeckej misie agentúry. Smithsonovské astrofyzikálne observatórium riadi vedecké a letové operácie z röntgenového centra Chandra, Cambridge, Massachusetts.
Pôvodný zdroj: Chandra News Release
