A NASA/ESA Hubble űrteleszkópja és az Európai Déli Obszervatórium VLT (Very Large Telescope) Chilében található teleszkópja találtak valamit,

ami arra enged következtetni, hogy a jelenlegi sötétanyag-elmélet még nem teljes. Ez a hiányzó összetevő talán megmagyarázhatja, hogy a tudósok miért fedeztek fel egy váratlan ellentmondást a sötétanyag klaszterekben való eloszlásában a Hubble megfigyelések során és az elméleti számítógépes szimulációk között. Az új eredmények azt mutatják, hogy a sötétanyag néhány, kis mennyiségű koncentrációja a vártnál tízszer erősebb lencsehatásokat eredményez.

A sötétanyag az a láthatatlan ragasztó, ami együtt tartja a csillagokat, a port és a gázt a galaxisban. Ez a rejtélyes anyag teszi ki a galaxis tömegének nagy részét és adja az alapját univerzumunk szerkezetének. A sötétanyag nem bocsát ki, nem nyel el és nem is tükröz fényt, jelenlétét csak a térben látható anyagokra gyakorolt gravitációs vonzata révén ismerjük. Asztrológusok és fizikusok továbbra is azt próbálják kitalálni mi ez az anyag és hogyan lehet a jelenlegi sötétanyag-elmélet segítségével meghatározni.

A galaxishalmazok a legmasszívabb és a legkésőbb összeállt szerkezetek az univerzumban.

Illetve ez az univerzum legnagyobb sötétanyag-raktára is. A klaszterek úgynevezett galaxistagokból állnak, amelyeket nagyrészt a sötétanyag gravitációja tart egyben.

„Galaxishalmazok ideális laboratóriumok, amelyek esetében tanulmányozni lehet, hogy az univerzum jelenleg rendelkezésre álló numerikus szimulációi jól reprodukálják-e azt a következtetést, amit a gravitációs lencse alapján levonunk.” – mondta Massimo Meneghetti, az olaszországi INAF (National Institute for Astrophysics) Bolognai Asztrofizikai és Űrtudományi Obszervatórium vezető kutatója.

„A tanulmány során rengeteg tesztet elvégeztünk az adatsorokon, és biztosak vagyunk benne, az eltérés azt jelzi, hogy néhány fizikai összetevő hiányzik mind a szimulációkból, mind pedig a sötétanyag-elmélet helyes felállításából, természetének megértéséből” – tette hozzá Meneghetti.

Priyamvada Natarajan, a Connecticut-i Yale Egyetem egyik vezető teoretikusa szerint a valódi univerzumnak van egy olyan tulajdonsága, amit egyszerűen nem vagyunk képesek megragadni a jelenlegi elméleti modellünkkel. Ez jelezheti a rést a sötétanyag természetének és tulajdonságainak jelenlegi értelmezésében, mivel ezek az adatok lehetővé tették a sötétanyag részletes eloszlásának vizsgálatát a legkisebb skálán.

A sötétanyag eloszlását a klaszterekben a fény hajlításának mérésével, a gravitációs lencsehatással térképezik fel. A halmazokban koncentrálódó sötétanyag gravitációja megnövekszik és elvetemíti, elhajlítja a távoli háttérobjektumok fényét. Ez a hatás eredményezi a torzulásokat a galaxisok alakjában, amelyek a halmazok képein jelennek meg. A gravitációs lencse gyakran képes többféle képet alkotni ugyanarról a távoli galaxisról.

Minél magasabb a sötétanyag koncentrációja egy klaszterben, annál drámaibb annak fényhajlító hatása.

Az egyes galaxishalmazokhoz kapcsolódó kisebb sötétanyag csomók jelenléte növeli a torzulás mértékét. A csapat meglepetésére az egyes klaszterek gravitációs lencséje által előállított távoli galaxisok drámai ívei és hosszúkás vonásai mellett a Hubble-képek váratlanul sok kisebb méretű ívet és torz képet mutattak be az egyes klaszterek magja közelében, ahol a legnagyobb tömegű galaxisok vannak. A kutatók úgy gondolják, hogy a beágyazott lencséket az egyes galaxishalmazok sűrű anyagkoncentrációjának gravitációja hozza létre.

Az utánkövető spektroszkópos megfigyelések segítségével megmérték a galaxishalmazokban keringő csillagok sebességét, ezáltal meghatározva a tömegüket.

„A Hubble és a VLT által kapott adatok kiválóan kiegészítik egymást és összhangban vannak” – mondta Piero Rosati az olaszországi Ferrarai Egyetemről, aki a spektroszkópos programot vezette. Képesek vagyunk összekapcsolni a galaxisokat az egyes klaszterekkel és meg tudjuk becsülni azok távolságát.”

„A csillagok sebessége becslésre ad nekünk lehetőséget az egyes galaxisok tömegére vonatkozóan, beleértve a sötétanyag mennyiségét is.” – tette hozzá az olaszországi INAF Bolognai Asztrofizikai és Űrtudományi Obszervatórium munkatársa, Pietro Bergamini.

A Hubble képkészítőt és a VLT spektroszkópot összekapcsolva, a csillagászok képesek voltak  beazonosítani tucatnyi, többszörösen leképzett, lencsékkel ellátott háttérgalaxisokat. Ez lehetővé tette jól kalibrált, nagy felbontású térképek készítését a sötétanyag tömegének eloszlásáról az egyes klaszterekben.

A csapat összehasonlította a sötétanyagról alkotott térképeket a hasonló tömegű, nagyjából azonos távolságra elhelyezkedő szimulált galaxishalmazok mintáival.

A számítógépes modellen a halmazok a legkisebb skálán sem mutattak azonos sötétanyagkoncentrációs-szintet az egyes galaxishalmazokkal kapcsolatos skálán.

„Ezeknek a vizsgálatoknak az eredményei mutatják, hogy a megfigyelések és a numerikus szimulációk hogyan járnak egymással kéz a kézben.” – mondta az olaszországi INAF Trieszti Asztrofizikai és Űrtudományi Obszervatórium munkatársa, Elena Rasia.

„A nagy felbontású szimulációkkal párosítani tudjuk a tanulmányban elemzett megfigyelések minőségét, ezáltal lehetővé téve az olyan részletes összehasonlítást, mint korábban még soha.”– tette hozzá Stefano Borgani az olaszországi Trieszti Egyetemről.

A csillagászok, beleértve a fenti csapatot is, alig várják, hogy továbbvizsgálják a sötétanyagot. Szeretnék megoldani annak rejtélyeit, azért, hogy végül meghatározzák a természetét.

Forrás: Sciencedaily