Egyre rejtélyesebb a sötét anyag

Ahogy az összes galaxis, a Tejút is otthont ad egy különös szubsztanciának, a sötét anyagnak. A sötét anyag láthatatlan, jelenlétét csak gravitációs vonzása árulja el, nélküle a galaxisok csillagai egyszerűen szétszóródnának. A sötét anyag természete rejtély és a legújabb megfigyelések csak még rejtélyesebbé teszik.

"A tanulmány befejezésével kevesebbet tudunk a sötét anyagról, mint előtte" - értékelte munkájukat a kutatást vezető Matt Walker, a Harvard-Smithsonian Asztrofizikai Központ munkatársa. A standard kozmológiai modell egy olyan univerzumot tár elénk, amit sötét energia és sötét anyag ural. A legtöbb csillagász szerint ez a sötét anyag "hideg", vagyis lassan mozgó egzotikus részecskékből tevődik össze, amik gravitáció hatására összecsomósodnak. Idővel ezek a sötét anyag csomók akkorára nőnek, hogy vonzást gyakorolnak a normál anyagra, kialakítva a ma látható galaxisokat.

A kozmológusok nagy teljesítményű számítógépekkel szimulálják ezt a folyamatot, szimulációik pedig arról tanúskodnak, hogy a sötét anyagnak a galaxisok közepén kellene a legsűrűbbnek lenni. A legutóbbi mérések, melyeket két törpegalaxison végeztek el azonban azt mutatják, hogy esetükben a sötét anyag eloszlása egyenletes, ami a standard kozmológiai modell hibájára utal. "Méréseink ellentmondanak a törpegalaxisok hideg sötét anyagáról alkotott alapvető feltételezéseknek. Amíg az elméleti tudósok nem tudnak módosítani feltevéseiken, a sötét anyag összeegyeztethetetlen a megfigyelési adatainkkal" - állítja Walker.

A törpegalaxisok 99 százalékban tartalmaznak sötét anyagot és mindössze 1 százalékuk normál anyag. Pontosan ez a egyenlőtlenség teszi ideális célponttá őket a sötét anyagot kutató tudósok számára. Walker és az Astrophysical Journalban megjelent tanulmány elkészítésében közreműködő Jorge Penarrubia, a brit Cambridge Egyetem kutatója a Tejút két szomszédos törpegalaxisa, a Fornax és a Sculptor sötét anyag eloszlását tanulmányozta. Ezek a galaxisok 1-10 millió csillagból állnak, ami elenyésző saját galaxisunk 400 milliárdnyi csillagával összevetve. A csapat 1500-2500 csillag elhelyezkedését, sebességét és alapvető kémiai összetételét mérte meg. "A törpegalaxisok csillagai ahelyett, hogy szép, kör alakú pályán mozognának, mint a spirális galaxisok csillagai, úgy nyüzsögnek, mint a méhek a kaptárban" - magyarázta Penarrubia. "Ez jelentős kihívást jelent a sötét anyag eloszlásának megállapításában"

Adataik szerint a sötét anyag mindkét esetben egyenletesen oszlik el egy viszonylag nagy, több száz fényév átmérőjű területen. Ez ellentmond annak a feltevésnek, hogy a sötét anyag sűrűsége meredeken emelkedik a galaxis középpontja felé haladva. "Ha a törpegalaxis egy barack lenne, a standard kozmológiai modell szerint egy sötét anyag 'magot' kellene találnunk a közepén. Ehelyett az első két tanulmányozott galaxis olyan, mint két mag nélküli barack" - összegzett Penarrubia.

Egyesek szerint a hagyományos és a sötét anyag közötti kölcsönhatások szétszórhatják a sötét anyagot, a jelenlegi szimulációk azonban nem utalnak ennek a bekövetkeztére a törpegalaxisok esetében. Az új mérések azt sejtetik, hogy a normál anyag vagy a vártnál jóval nagyobb mértékben hat a sötét anyagra, vagy a sötét anyag nem "hideg". A csapat reméli, hogy újabb törpegalaxisok tanulmányozásával sikerül megállapítania, melyik feltevés az igaz.