Detektive der Dunklen Materie wissen kaum etwas über Dunkle Materie, aber jetzt wissen sie Folgendes: Sie verhält sich am Rande alter Galaxien anders als in neuen.
Dunkle Materie ist das Zeug, das wir im Universum nicht sehen können. Es macht den größten Teil der Masse im Universum aus, sendet aber kein Licht aus. Es zieht jedoch alles mit der Schwerkraft. Alles im Universum verhält sich so, als würde es von großen, schweren Wolken von etwas angezogen, das wir nicht sehen können. Astronomen sind sich einfach nicht sicher, was das für ein Ding ist.
Ein neues Papier, das am 3. Januar in der Zeitschrift Monthly Notices der Royal Astronomical Society veröffentlicht wurde, hilft jedoch, es einzugrenzen.
Der größte Teil der dunklen Materie, die Wissenschaftler kennen, befindet sich in "Halos" oder Wolken in Galaxien. Aber es gibt ein Problem: Diese Kerne verhalten sich laut Computersimulationen nicht so, wie sie sollten.
Wenn Forscher das Verhalten von Halos aus dunkler Materie modellieren, bilden diese Strukturen normalerweise bestimmte Formen: dichte Kugeln aus dunkler Materie in den Zentren der Galaxien, umgeben von wolkigen Streifen des Materials. Astronomen nennen dies die "Höcker" -Verteilung der Dunklen Materie. In Wirklichkeit verhalten sich viele Galaxien so, als ob ihre dunkle Materie im äußeren Bereich der Galaxie umkreist und einen "Kern" umgibt, der mehr oder weniger leer von dem unsichtbaren Material ist. Astronomen nennen diese Diskrepanz das "Höcker-Kern" -Problem.
Die populäre Erklärung für das Höcker-Kern-Problem, das als "Self Interacting Dark Matter" (SIDM) -Modell bezeichnet wird, legt nahe, dass dunkle Materie nicht nur vollständig außerhalb der Physik existiert, die wir direkt erkennen und verstehen können, sondern auch wirkt selbst mit unbekannten Kräften. Wenn sich die Wechselwirkungen der Dunklen Materie mit sich selbst von den Wechselwirkungen mit gewöhnlicher Materie unterscheiden, könnte dies erklären, wie es gelungen ist, sich von den Zentren der Galaxien zu ihren Rändern hin zu bewegen.
Diese Erklärung könnte jedoch zu kompliziert sein, so die neue Studie.
Eine andere Kraft könnte dunkle Materie aus dem Zentrum von Galaxien schieben: die Erwärmung der dunklen Materie. Dies bezieht sich auf intensive Energie und Wind aus der Sternentstehung, die dunkle Materie aus den Zentren der Galaxien schieben (wo sich die meisten neuen Sterne bilden). Es gibt jedoch nur wenige direkte Beweise für dieses Phänomen, und selbst wenn dies der Fall wäre, ist nicht klar, ob eine solche Erwärmung stark genug wäre, um die Diskrepanz zwischen Modellen der Verteilung der Dunklen Materie und den Beobachtungen zu erklären.
Dieses neue Papier legt jedoch nahe, dass die Erwärmung der Dunklen Materie die richtige Erklärung ist.
Die Autoren untersuchten 16 Zwerggalaxien, die grob in zwei Kategorien unterteilt waren: Galaxien, die vor Milliarden von Jahren keine Sterne mehr bildeten, und Galaxien, die in jüngerer Zeit keine Sterne mehr bildeten oder noch Sterne bilden.
Die Forscher fanden heraus, dass die älteren, weniger aktiven Galaxien dazu neigten, Höcker der dunklen Materie zu haben - Regionen in ihren Zentren mit viel dunkler Materie. Aktivere Galaxien neigten dazu, leere Kerne zu haben.
Die neuen Erkenntnisse legen nahe, dass die Erwärmung der Dunklen Materie real ist und eine wichtige Rolle für das Verhalten der Dunklen Materie spielt, schrieben die Forscher. Galaxien, die vor langer Zeit aufgehört hatten, Sterne zu bilden, hatten auch weniger Energie, um dunkle Materie aus dem galaktischen Zentrum zu schieben. In diesen Fällen verhielt sich dunkle Materie so, wie es einfache Modelle vorhersagen. Aktivere sternbildende Galaxien hatten eine stärkere Erwärmung, wodurch die dunkle Materie dort von den Modellen abweicht.
Wenn dieser Befund richtig ist, schränkt er die Möglichkeiten ein, was dunkle Materie sein könnte, wenn auch nicht dramatisch: Es muss nur etwas sein, das aus dem Zentrum einer Galaxie mit vielen neuen Sternen gesprengt wird. Und dieses Ergebnis könnte bedeuten, dass es nicht notwendig ist, alle möglichen bizarren Eigenschaften der dunklen Materie vorzuschlagen, um zu erklären, wie sich die Substanz verhält.
Trotzdem ist noch nichts sicher. Die Forscher gaben in ihrer Arbeit zu, dass sie sich auf Methoden zur Simulation dunkler Materie stützten, die kritisiert wurden. Es könnte andere Galaxien geben, deren Eigenschaften irgendwo zwischen dem Höcker- und dem Kernmodell liegen, was die neuen Erkenntnisse erschweren würde.
Im Moment können Detektive der Dunklen Materie ein weiteres Beweisstück an ihre mit roter Schnur bedeckten schwarzen Bretter heften.
