Amelia Fraser-McKelvie, 22-letnia stypendystka Monash School of Physics, wraz z naukowcami: dr Kevinem Pimbbletem i dr Jasminą Lazendic-Galloway, dokonała przełomowego odkrycia. Badając wszechświat w bliskiej odległości od Ziemi za pomocą detektora promieniowania rentgenowskiego znalazła anomalię, która być może jest ciemną materią, nigdy wcześniej nie zaobserwowaną doświadczalnie.

Już w 1933 roku szwajcarski astronom Fritz Zwicky zasugerował istnienie ciemnej materii. Zauważył, że obserwowane przez niego gromady galaktyk krążą z większą prędkością niż wskazują na to wyliczenia teoretyczne. Jedynym logicznym wyjaśnieniem było istnienie jakiejś materii, której dotychczasowymi metodami nie dało się zauważyć, która działałaby na galaktyki grawitacyjnie, a to powodowałoby zwiększenie ich prędkości.

Istnienie ciemnej materii próbowano wyjaśnić na wiele sposobów. Jednym z nich było stwierdzenie, że ciemna materia to normalne obiekty astronomiczne, które emitują zbyt mało światła, aby mogły być zaobserwowane. Mogły to być takie obiekty jak brązowe karły, gwiazdy neutronowe lub czarne dziury. Teoria ta jednak szybko została obalona, ponieważ dowiedziono, że wpływ sił grawitacyjnych pochodzących od tych obiektów byłby o wiele za mały, aby tak znacząco wpływać na prędkości galaktyk.

Ostatecznie stworzono model ciemnej materii, czyli materii poruszającej się we wszechświecie, która miałaby bardzo małą gęstość i oddziaływałaby grawitacyjnie nie tylko z inną ciemną materią, ale również z tą widzialną. Co więcej – oszacowano, że ciemna materia stanowi około 84% całej materii wszechświata.

Problem pojawił się przy ustalaniu temperatury ciemnej materii. Istnieją dwie teorie. Pierwsza zakłada bardzo niską temperaturę ciemnej materii, natomiast druga odwrotnie – że ciemna materia może mieć temperaturę sięgającą nawet miliona stopni Celsjusza. Im cieplejsza jest materia, tym szybciej się porusza, co jest bardzo ważne przy opracowywaniu modeli funkcjonowania wszechświata.

W modelach wykorzystujących do obliczeń zimną ciemną materię udało się dobrze przedstawić proces powstawania galaktyk, jednak rozkład całych gromad galaktyk wg tego modelu jest nieco inny niż w rzeczywistości. W modelu zakładającym istnienie gorącej ciemnej materii problem jest odwrotny – nie można odtworzyć procesu powstawania galaktyk, za to idealnie odtworzono powstawanie całych gromad i innych obiektów wielkoskalowych we wszechświecie.

Dotychczasowe badania nad rozkładem ciemnej materii wykazały, że najlepsze wyniki obliczeń otrzymać można przy założeniu istnienia we wszechświecie 20% gorącej ciemnej materii i 80% zimnej.

W 2006 roku dostarczono pierwszego dowodu na istnienie ciemnej materii. Badano rozkład sił grawitacyjnych podczas zderzenia dwóch gromad galaktyk. Zaobserwowano występowanie sił, które nie pochodziły od żadnej z galaktyk. W ten sposób dostarczono niezbitych dowodów na istnienie jakiegoś niewidzialnego dla nas źródła oddziaływań grawitacyjnych, jednak samej ciemnej materii nie zaobserwowano. Aż do dzisiaj.

Przypuszcza się, że na zdjęciach rozkładu promieniowania rentgenowskiego w kosmosie, które wykonała studentka Amelia Fraser-McKelvie, widać gorącą ciemną materię.

Wszystkie obiekty we wszechświecie oddziałują grawitacyjnie, przez co przyciągają do siebie pyły. Gdy dodatkowo obiekt jest gorący – powoduje nagrzanie się tych pyłów, a te w efekcie wysyłają promieniowanie rentgenowskie. Dzięki detektorom takiego promieniowania znajdującym się na satelitach, sporządzane są mapy nieba, na których zaznaczane są źródła promieniowania X.

Według danych zebranych przez australijską studentkę, między dwiema obserwowanymi galaktykami znajduje się duża ilość materii, która emituje silne promieniowanie rentgenowskie. Już parę lat temu stwierdzono teoretycznie, że gorąca ciemna materia, w przeciwieństwie do zimnej, powinna tworzyć zwarte struktury, takie jak np. włókna łączące obiekty na które oddziałuje grawitacyjnie. Odkryta materia układa się w kształt włókna łączącego obie galaktyki, co stanowi kolejną przesłankę, że jest to właśnie gorąca ciemna materia.

Jeśli przypuszczenia naukowców się potwierdzą i odkryto gorącą ciemną materię, powstaną nowe teorie i nowe urządzenia badawcze, dzięki czemu być może przybliżymy się o kolejny krok do rozwiązania zagadki istnienia wszechświata.

 

Źródło: odkrywcy.pl

Polecane: