De mult timp, oamenii de știință știu că universul conține mult mai multă masă decât cea pe care o regăsim în stele, gaz sau praf. Această masă invizibilă, denumită materie întunecată, nu emite și nu reflectă lumina, așadar nu poate fi văzută direct. Un nou program de observații a oferit însă ceea ce mulți experți consideră cea mai puternică dovadă până acum a existenței sale.

Un grup internațional de cercetare a analizat ciocniri între două clustere uriașe de galaxii, în care comportamentul materiei întunecate și al materiei vizibile a fost clar separabil. Pe măsură ce aceste clustere au interacționat, gazul fierbinte a încetinit și a suferit frecare, în timp ce materia întunecată a trecut neîntârziat. Diferența a lăsat o amprentă gravitațională în spațiu-timp, vizibilă în măsurători.

Descoperirea este semnificativă pentru că oferă o fereastră prin care efectul materiei întunecate poate fi separat de materia obișnuită. Până acum, separarea de acest fel a fost greu de detectat, iar acum s-a reușit cartografierea acestei distincții cu o precizie care pune sub presiune scenariile alternative de gravitație.

Cum poate fi descoperită masa invizibilă?

Pentru a detecta această masă nevăzută, cercetătorii au folosit fenomenul lentei gravitaționale. Lumina galaxiilor aflate în spatele unei clustere masive este deviată de câmpul gravitațional, astfel încât se poate deduce distribuția de masă din gradul de deformare al imaginii. Această metodă funcționează chiar dacă materia emisă nu radiază.

În ciocnirile de clustere, gazul strălucește în domeniul razelor X, astfel încât astronomii pot identifica cu precizie locul materiei obișnuite. Când datele despre distribuția masei obținute prin lentei gravitaționale sunt comparate cu hărțile de densitate ale gazului, cele două distribuții apar clar separate. Gazul rămâne în centrul coliziunii, în timp ce concentrația de masă grea pare să se afle în altă parte.

Această imagine este dificil de explicat dacă am considera doar gravitația ca un proces cu reguli identice în toate contexturile. Dacă am vorbi despre o modificare a gravitației, distribuția masei ar trebui să urmeze în mod aproximativ gazul vizibil. Datele curente arată însă că componenta gravitațională majoră s-a distantat de gazul fierbinte, ceea ce este în concordanță cu ideea de materie întunecată, nu cu o modificare a legilor gravitației.

Ce înseamnă aceasta pentru cosmologie?

Rezultatul întărește cadrul cosmologic actual, în care materia întunecată reprezintă aproximativ 85% din masa universului. Observațiile pot restrânge în continuare caracteristicile posibilelor particule de materie întunecată și pot orienta eforturile experimentele de detectare în mediul terestru. O întrebare centrală este cât de puternice pot fi interacțiunile dintre particulele de materie întunecată și cu materia obișnuită.

Chiar dacă nu s-a realizat o detecție directă, astfel de dovezi din astronomie au un rol crucial în testarea teoriilor. Coliziile de galaxii devin laboratoare naturale în care amprenta gravitațională a materiei invizibile se poate separa de materia obișnuită. Cu instrumente viitoare, precum observatoare precum Euclid și Rubin, se vor cartografia și mai multe coliziuni cu o acuratețe din ce în ce mai mare.

Cercetătorii subliniază că datele recente nu încheie dezbaterea, dar sprijină în mod clar existența materie întunecată. În următorii ani, comparațiile dintre măsurători independente și simulările computerizate vor clarifica în ce măsură materia întunecată interacționează cu ea însăși și cu materia vizibilă, aducându-ne mai aproape de unul dintre marile mistere ale universului.

Concluzii și perspective viitoare

În termeni generali, aceste rezultate întăresc încrederea în modelul actual al cosmologiei și indică faptul că pașii următori ar trebui să includă măsurători independente și simulări detaliate pentru a restrânge proprietățile particulelor de materie întunecată și modul în care interacționează cu materia vizibilă.

Coliziunile între galaxii rămân laboratoare naturale pentru testarea teoriei gravitației și a naturii materiei întunecate. În viitor, instrumente mai sensibile vor extinde lista de evenimente studiate, iar observațiile în domeniile razelor X și lensing vor oferi imagini din ce în ce mai detaliate ale distribuției de masă în univers.

Cercetătorii sunt încrezători că aceste observații vor apropia soluția unuia dintre cele mai mari mistere ale cosmosului, dacă nu chiar a celui mai fundamental. Înțelegerea mai profundă a materiei întunecate ar putea deschide noi orizonturi în fizica fundamentală și în modul în care explicăm formarea structurilor la scară cosmică.

Sursa: Gizmodo.com

Sursa foto: NASA