Descoperirea telescopului Hubble sugerează o problemă gravă în înţelegerea noastră a materiei întunecate

Ar fi extrem de optimist să afirmăm că avem o explicaţie a materiei întunecate.

Dar chiar şi în puținele cunoștințe pe care le avem poate lipsi ceva important.

Noile observații ale telescopului spațial Hubble au dezvăluit în unele galaxii concentrații mult mai mari de materie întunecată decât se aștepta, cu peste un ordin de mărime.

Aceste concentrații sunt incompatibile cu modelele teoretice, sugerând că există o lacună mare în cunoștințele noastre — simulările ar putea fi incorecte sau ar putea exista o proprietate a materiei întunecate pe care noi nu o înțelegem pe deplin, potrivit echipei de cercetare.

„Noi am făcut o mulțime de teste atente în compararea simulărilor şi a datelor din acest studiu, iar nepotrivirea din constatarea noastră persistă”, a declarat astrofizicianul Massimo Meneghetti (en) de la Institutul Naţional de Astrofizică din Italia.

Materia întunecată este unul dintre cei mai mari spini în înţelegerea noastră a Universului.

Vedeţi şi: 11 cele mai mari întrebări despre materia întunecată rămase fără răspuns

Pur şi simplu, noi nu știm ce este. Ea nu absoarbe, nu reflectă şi nu emite nicio radiație electromagnetică, făcând-o complet imposibilă de detectat direct.

Cu toate acestea, ea interacționează cu materia vizibilă a Universului prin gravitație.

Vedeţi şi: 23 de curiozităţi uimitoare despre gravitaţie

Acest lucru înseamnă că noi, reieșind din modul în care aşa obiecte, precum galaxiile şi stelele, sunt distribuite şi se deplasează prin Univers, putem calcula gravitația necesară pentru aceasta şi determina şi scădea gravitația produsă de materia vizibilă.

Gravitaţia rămasă indică câtă materie întunecată este în Univers — şi, reieșind din acest calcul, iese o cantitate enormă.

Până la 85 la sută din Univers ar putea fi format din materie întunecată.

O modalitate de a ‘detecta’ indirect materia întunecată, sunt lentilele gravitaționale.

Vedeţi şi: Einstein a avut dreptate! Funcționarea relativității generale a fost confirmată în afara sistemului nostru solar

Obiectele cu adevărat masive, cum ar fi grupurile de galaxii, creează un câmp gravitaţional atât de intens, încât însăși spaţiu-timpul se deformează — ceea ce înseamnă că orice lumină ce trece prin acest spaţiu-timp se mişcă pe o cale curbă.

Astfel, obiectele de pe partea opusă din spate a acelui câmp gravitaţional, cum ar fi galaxiile îndepărtate, ni se par mărite, mânjite, duplicate şi distorsionate.

Prin studierea acestor distorsiuni şi punând galaxiile la loc, ne putem da seama cum a fost distorsionată lumina, ceea ce înseamnă că putem pune pe hartă câmpul gravitaţional — cu cât distorsiunea este mai mare, cu atât câmpul gravitaţional este mai puternic.

Vedeţi şi: O gaură neagră stranie aruncă jeturi oscilatorii datorită deformării spațiu-timpului

Încă odată, scădeți materia vizibilă, şi voila — o hartă a materiei întunecate din cadrul acelui grup de lentile.

Este uimitor de inteligent.

Şi aceasta este ceea ce făceau Meghetti şi echipa sa, studiind observațiile a 11 grupuri de galaxii, folosind Telescopul Spaţial Hubble şi Very Large Telescope al Observatorului Sudic European din Chile.

„Grupurile de galaxii sunt laboratoare ideale pentru a înțelege dacă simulările computerizate ale Universului reproduc în mod fiabil ceea ce putem deduce despre materia întunecată şi interacțiunea acesteia cu materia luminoasă”, a explicat el (en).

Când echipa s-a așezat pentru a analiza datele, ei au găsit efecte de lentilă pe scară largă, aşa cum şi se aștepta în cazul galaxiei în ansamblu.

Dar ei, de asemenea, au descoperit efecte de lentilă mai mici cuibărite în interior.

Aceste lentile mici, produse de fiecare galaxie aparte din interiorul grupurilor, nu au fost prezente în simulările acestor grupuri, sugerând un exces de materie întunecată.

Pentru a-şi verifica concluziile, echipa a efectuat observații spectroscopice ale galaxiilor, folosind devierea luminii pentru a calcula viteza stelelor ce se rotesc în ele — un instrument clasic (en) pentru măsurarea materiei întunecate.

Şi ei şi-au verificat de două ori calculele distanțelor, deoarece acest lucru poate face o diferență crucială în calculele materiei întunecate.

Vedeţi şi: Tocmai a fost descoperită o galaxie fără materie întunecată, iar astronomii au rămas zăpăciți

Cercetătorii au descoperit că există o concentrație mult mai mare de materie întunecată în acele galaxii individuale, decât cea permisă de simulări.

Dar simulările s-au bazat pe cele mai bune cunoștințe pe care le avem noi despre materia întunecată — aşa dar, de unde vine această masă suplimentară?

Ei bine, nu ştim. Dar aceasta promite a fi un proces captivant de studii.

„Pentru mine personal, detectarea unui decalaj sfidător — în acest caz o discrepanță de 10 ori — între o observație şi predicție teoretică, este foarte captivant”, a spus astrofizicianul Priyamvada Natarajan (en) de la Universitatea Yale.

„Un obiectiv cheie al cercetării mele a fost detectarea modelelor teoretice cu îmbunătăţirea calității datelor pentru a găsi aceste lacune.

Anume astfel de lacune şi anomalii dese ori sugerează că, fie ceva ne scapă din vedere, fie indică calea spre un model nou-nouț ce va avea o putere explicativă mai mare”.

Oricum ar fi, descoperirea a ceea ce cauzează discrepanţa dintre simulare şi observație va conduce probabil la o înțelegere mai bună a materiei întunecate.

Cercetarea a fost publicată în Science.