Deformované svetlo hviezd by mohlo byť ukazovateľom, ktorý ukazuje na temnú hmotu v Mliečnej dráhe

(ESA/Hubble & NASA)

Keď sa pozrieme do medzigalaktického priestoru, dôkazy pre temná hmota je všade. Je to v rotácii galaxií, ktorú nemožno vysvetliť samotnou pozorovateľnou hmotou. Je to v spôsobe, akým sa galaxie zhlukujú a v dráhe svetla, keď putuje vesmírom. Temnú hmotu nevidíme priamo, ale jej účinky na iné objekty nám to umožnilizmapujte to dosť komplexne vo veľkých mierkach.

Bližšie k domovu - v skutočnosti v galaxii Mliečna dráha - a na subgalaktických mierkach sú účinky tmavej hmoty oveľa menšie, a preto je oveľa ťažšie ich zmapovať. Ale nová technika by mohla konečne odhaliť, kde sa skrýva tmavá hmota Mliečnej dráhy, a to hľadaním výpovednej deformácie vo svetle hviezd, keď pred nimi prechádza temná hmota.

Temná hmota je jedným z najmätúcich javov vo vesmíre. Nemôžeme to zistiť priamo, takže nevieme, čo to je, ale vieme, že veľkosť gravitácie vo vesmíre nemôže byť vysvetlená samotnou normálnou pozorovateľnou hmotou - to, čo nazývame baryonická hmota.



V 30. rokoch 20. storočia astronóm Fritz Zwicky to zistil Ak by galaxie v zhluku Coma držala pohromade len normálna hmota, rýchlosť ich rotácie by presahovala únikovú rýchlosť pre objekty v nich. Ak by tieto galaxie pozostávali iba z baryonickej hmoty, rozleteli by sa.

Niečo vytváralo extra gravitáciu. Nevieme, čo to niečo je, preto to nazývame temná hmota. Účinky temnej hmoty boli odvtedy pozorované inými spôsobmi a kozmológovia vypočítali, že tvorí asi 85 percent hmoty vo vesmíre.

Jedným z týchto účinkov je gravitačné šošovky . Podľa teórie všeobecná relativita , hmota okolo nej zakrivuje časopriestor. Pre menšie objekty je tento pozorovateľný efekt zanedbateľný, ale pre skutočne masívne objekty - povedzme zhluky galaxií - je zakrivenie časopriestoru oveľa výraznejšie, čo vedie k zakrivenej dráhe svetla, keď sa pohybuje touto oblasťou.

Gravitačné šošovky. ( NASA, ESA a L. Calçada )

Vo svojom novom článku tím vedcov pod vedením teoretického fyzika Siddhartha Mishra-Sharma z New York University navrhuje rámec na detekciu gravitačnej šošovky v jednotlivých hviezdach v Mliečnej dráhe s cieľom odhaliť lokálnu temnú hmotu.

Keď temná hmota prechádza popred hviezdu, mala by - teoreticky - zmeniť jas hviezdy takým spôsobom, aby sa hviezda zdalo, že sa pohybuje. Toto sa predpovedalo už desaťročia a nazýva sa to astrometrická slabá gravitačná šošovka (astrometria je štúdium pohybu hviezd), ale účinok je taký malý, že jeho detekcia je nepriamo úmerná výzva.

Mishra-Sharma a jeho kolegovia navrhujú, že astrometrická slabá gravitačná šošovka môže byť detekovateľná nie v jednotlivých hviezdach, ale v skupinách.

'V tomto článku navrhujeme novú techniku ​​na charakterizáciu populačných vlastností galaktickej subštruktúry prostredníctvom jej kolektívneho šošovkového efektu na vzdialené zdroje,' napísali vo svojich novinách .

'Ukazujeme, že s astrometrickými pozorovaniami v blízkej budúcnosti môže byť možné štatisticky odhaliť populácie subhalónov studenej tmavej hmoty, kompaktných objektov, ako aj fluktuácie hustoty pochádzajúce z temnej hmoty skalárneho poľa.'

S veľmi presnými astrometrickými pozorovaniami by tímový rámec umožnil astronómom odvodiť prítomnosť tmavej hmoty analýzou rozloženia rýchlostí a zrýchlení hviezd a galaxií. Svoju techniku ​​tiež aplikovali na množstvo simulovaných scenárov a zistili, že tieto distribúcie sa líšia v závislosti od typu tmavej hmoty - takže rámec môže tiež pomôcť overiť modely tmavej hmoty.

A zistili, že obežná dráha Slnka okolo galaktického centra by zaviedla asymetriu do rozdelenia, čo by mohlo pomôcť oddeliť astrometrický slabý signál gravitačnej šošovky od šumu.

Najkomplexnejší astrometrický katalóg, ktorý v súčasnosti máme, je od Európskej vesmírnej agentúry satelit Gaia , prebiehajúci projekt mapovania Mliečnej dráhy v troch rozmeroch s doteraz najvyššou presnosťou. Tím sa pokúsil použiť svoj rámec na údaje Gaia a zistil, že úrovne šumu boli v súbore údajov príliš vysoké na to, aby bolo možné zistiť slušný signál.

Poznamenávajú však, že budúce zverejnenia údajov Gaia, ako aj pripravované teleskopy, by mohli priniesť lepšie výsledky.

„Súbory astrometrických údajov, ktoré môžu priniesť prieskumy blízkej budúcnosti, ako sú Square Kilometer Array a The Nancy Grace Roman Space Telescope, môžu obsahovať odtlačok subštruktúry charakteristickej pre celý rad dobre motivovaných nových fyzikálnych scenárov, ako je studená temná hmota, existencia kompaktných tmavé objekty a temnú hmotu skalárneho poľa,' napísali vo svojich novinách .

'Aj keď súčasné hladiny inštrumentálneho hluku neprispievajú k realistickému hľadaniu novej fyziky, našu analýzu princípu je možné preniesť a použiť na budúce súbory astrometrických údajov, vrátane tých v nadchádzajúcich vydaniach údajov Gaia, jednoduchým spôsobom.'

Výskum bol publikovaný v r Fyzický prehľad D .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.