Nowa metoda obserwacji ciemnej materii

Ciemnej materii nie da się obserwować bezpośrednio, ponieważ nie oddziałuje ze światłem tak samo jak zwykła materia, tworząca gwiazdy czy planety. Jednocześnie, według obecnych szacunków, ciemna materia obejmuje aż 85 proc. masy Wszechświata. Jak więc można ją badać?

Można to robić, mierząc grawitacyjne efekty, jakie ona powoduje. „To tak, jakby patrzeć na flagę, aby dowiedzieć się, jak mocny jest wiatr. Nie da się zobaczyć wiatru, ale ruch flagi mówi nam o jego sile” - wyjaśnia Pol Gurr z australijskiego Swinburne University of Technology.

„Ciemna materia nieznacznie zniekształca obraz tego, co się za nią znajduje. Efekt przypomina czytanie gazety przez podstawę kieliszka do wina” - dodaje prof. Edward Taylor, współautor pracy opublikowanej w piśmie „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”.

Naukowcy obserwują więc, jak zgodnie z teorią względności, ciemna materia z pomocą swojej grawitacji zakrzywia drogę światła. Technika ta nazywa się słabym soczewkowaniem grawitacyjnym. Do tej pory soczewkowanie grawitacyjne było najlepszą metodą obserwacji ciemnej materii. Sprawdzano, jak ciemna materia zaburza obraz kształtu galaktyk.

Teraz australijski zespół jednak znacząco tę metodę ulepszył. Z pomocą 2,3-metrowego teleskopu w Australian National University naukowcy badali dodatkowo obroty galaktyk obserwowanych z użyciem grawitacyjnego soczewkowania.

„Ponieważ wiemy, jak gwiazdy i gaz powinny poruszać się wewnątrz galaktyk, wiemy mniej więcej, jak powinny wyglądać. Poprzez pomiary zniekształconych obrazów tych galaktyk, możemy wydedukować, ile ciemnej materii potrzeba, aby powstał obserwowany efekt” - wyjaśnia Pol Gurri.

Dodatkowa informacja na temat prędkości obrotów, jak się okazuje, dostarcza nawet dziesięciokrotnie dokładniejszych danych o ilości zniekształcającej obraz ciemnej materii.

„Z naszą nową metodą obserwowania ciemnej materii mamy nadzieję uzyskać lepszy obraz tego, gdzie się znajduje i jaką rolę pełni w formowaniu się galaktyk” - dodaje naukowiec.

Przyszłe misje kosmiczne, takie jak Nancy Grace Roman Space Telescope NASA, czy Euclid Space Telescope ESA mają m.in. prowadzić pomiary kształtów setek milionów galaktyk.

„Pokazaliśmy, że możemy wnieść rzeczywisty wkład w te globalne wysiłki z pomocą niewielkiego teleskopu zbudowanego w latach 80. Wystarczyło pomyśleć o problemie w inny sposób” - mówi prof. Taylor.

Więcej informacji na stronach:https://eurekalert.org/pub_releases/2020-11/ras-sdm110520.php https://academic.oup.com/mnras/article/499/4/4591/5909978 (PAP)

mat/ ekr/