Във Вселената има повече тъмна материя от обикновената материя и те обикновено са смесени в галактики. При сблъсък между гигантски галактически клъстери горещите газови облаци в клъстерите срещат триене, докато преминават един през друг, отделяйки ги от звездите. Тъмното вещество също не се влияе от това триене, така че астрономите успяха да изчислят ефекта на неговата гравитация върху редовната материя.
Тъмната материя и нормалната материя бяха разграбени от огромния сблъсък на две големи групи от галактики. Откритието с помощта на рентгеновата обсерватория Чандра и други телескопи на НАСА дава директни доказателства за съществуването на тъмна материя.
„Това е най-енергичното космическо събитие, освен Големия взрив, за който знаем“, заяви членът на екипа Максим Маркевич от Харвардско-Смитсонианския център за астрофизика в Кеймбридж, Масачузетс.
Тези наблюдения предоставят най-силните доказателства все още, че по-голямата част от материята във Вселената е тъмна. Въпреки значителни доказателства за тъмната материя, някои учени предложиха алтернативни теории за гравитацията, където тя е по-силна на междугалактически мащаби, отколкото е предвидено от Нютон и Айнщайн, премахвайки необходимостта от тъмна материя. Подобни теории обаче не могат да обяснят наблюдаваните ефекти от този сблъсък.
„Вселена, която е доминирана от тъмни неща, изглежда глупава, така че искахме да проверим дали има основни недостатъци в нашето мислене“, казва Дъг Клоу от университета в Аризона в Тусон и ръководител на проучването. „Тези резултати са пряко доказателство, че съществува тъмна материя.“
В галактическите клъстери нормалната материя, подобно на атомите, които съставят звездите, планетите и всичко на Земята, е предимно под формата на горещ газ и звезди. Масата на горещия газ между галактиките е далеч по-голяма от масата на звездите във всички галактики. Тази нормална материя е свързана в струпването от гравитацията на още по-голяма маса тъмна материя. Без тъмна материя, която е невидима и може да бъде открита само чрез нейната гравитация, бързо движещите се галактики и горещият газ бързо биха се разлетели.
Екипът получи повече от 100 часа в телескопа Чандра, за да наблюдава галактическия клъстер 1E0657-56. Клъстерът е известен още като кучешки клъстер, тъй като съдържа зрелищен облак във формата на куршум от сто милиона градуса газ. Рентгеновото изображение показва, че формата на куршума се дължи на вятър, произведен от сблъсъка на висока скорост на по-малък клъстер с по-голям.
В допълнение към наблюдението на Чандра, космическият телескоп Хъбъл, много големият телескоп на Европейската южна обсерватория и оптичните телескопи Магелан бяха използвани за определяне на местоположението на масата в групите. Това беше направено чрез измерване на ефекта на гравитационното лещиране, при което гравитацията от клъстерите изкривява светлината от фоновите галактики, както е предвидено от теорията на общата относителност на Айнщайн.
Горещият газ при този сблъсък беше забавен от сила на влачене, подобно на въздушното съпротивление. За разлика от тях, тъмната материя не е забавена от въздействието, защото не взаимодейства директно със себе си или с газта, освен чрез гравитация. Това доведе до разделянето на тъмната и нормална материя, наблюдавана в данните. Ако горещият газ беше най-масовият компонент в клъстерите, както се предлага от алтернативните теории на гравитацията, такова разделяне нямаше да се наблюдава. Вместо това се изисква тъмна материя.
„Това е типът резултат, който бъдещите теории ще трябва да вземат предвид“, казва Шон Карол, космолог от Чикагския университет, който не е участвал в изследването. "Докато вървим напред, за да разберем истинската същност на тъмната материя, този нов резултат ще бъде невъзможно да се игнорира."
Този резултат също дава на учените повече увереност, че познатата на Земята и в Слънчевата система гравитация на Нютон също работи върху огромните мащаби на галактическите клъстери.
„Затворихме тази вратичка за гравитацията и се приближихме от всякога до тази невидима материя“, каза Клоу.
Тези резултати се публикуват в предстоящ брой на „Астрофизични списания“. Центърът за космически полети „Маршал“ на НАСА, Хънтсвил, Алауа, ръководи програмата „Чандра“ за дирекция „Научна мисия“ на агенцията. Смитсоновската астрофизична обсерватория контролира науката и полетните операции от рентгенологичния център Чандра, Кеймбридж, Масачузетс.
Оригинален източник: Chandra News Release
