Темната материја, невидливиот материјал што го сочинува огромното мнозинство од масата на универзумот, може да се собере во атоми, покажуваат новите симулации. Овие „темни атоми“ можат радикално да ја променат еволуцијата на галаксиите и формирањето на ѕвездите, давајќи им на астрономите нова можност да ја разберат оваа мистериозна супстанција.
Темната материја сочинува повеќе од 80% од масата на секоја галаксија и галаксиско јато во универзумот. Сите наши набљудувања покажуваат дека темната материја е некој нов вид на честички што не е во интеракција со обичната материја или дури и со светлината. Можеме да ја идентификуваме темната материја само преку нејзината гравитациска интеракција со сè друго. Без оглед на тоа што е темната материја, таа е надвор од нашето современо разбирање на физиката. Но, сепак има маса, а со тоа и гравитација.
Сè уште не знаеме дали темната материја е едноставна или сложена. Може да се состои од само еден вид честички што доминира во универзумот и речиси не е во интеракција дури и со себе. Или може да се состои од неколку видови честички, со истата богата разновидност што ја гледаме во обичната материја. Понатаму, знаеме само четири основни сили на природата: гравитација, електромагнетизам, силна нуклеарна интеракција и слаба нуклеарна интеракција. Но, може да има дополнителни сили кои дејствуваат само меѓу честичките на темната материја и воопшто не влијаат на нормалната материја.
Концептот за дополнителни честички на темната материја и темни сили не е толку пресилен како што може да изгледа. Нашето разбирање за физиката е изградено на симетрии, кои се длабоки математички врски меѓу честичките. Можно е да има дополнителни симетрии во законите на природата кои ја прават темната материја пандан на нормалната материја и дека за секој вид на интеракција во која може да се вклучи нормалната материја, постои пандан во темниот сектор.
На пример, од обична материја можеме да изградиме едноставни атоми: протон и електрон, поврзани еден со друг, со фотон, носител на електромагнетната сила, која посредува во заемното дејство. Можеме да имаме и верзија на истата структура на темната материја, со темен протон врзан за темни електрони со темни фотони: темни атоми.
Атомската темна материја би се однесувала многу поинаку од темната материја која се состои од само една честичка. Што е најважно, би било многу тешко едноставната темна материја да се здружи, и тоа би го направило полека, во текот на стотици милиони години. Обичната материја се собира во овие мазни купчиња темна материја за да формира галаксии, но тие инаку водат одвоени животи. Атомската темна материја, сепак, може да формира свои галаксии во сенка - структури слични на диск кои ја имитираат големината и локацијата на видливи галаксии.
Тим од астрофизичари ја искористија оваа интригантна можност за да ја моделираат еволуцијата на галаксиите и да видат какви забележани разлики може да се појават. Тие дозволија атомската темна материја да еволуира според нејзините сопствени сили и потоа истражуваа како овие нови структури ќе влијаат на видливите галаксии преку новата организација на гравитацијата. Тие ги објавија своите резултати во онлајн базата на податоци за претходно печатење во април arXiv.
Истражувачите открија дека дури и мала количина на атомска темна материја - само 6% од целата темна материја во универзумот, не вклучувајќи го остатокот - е доволна за радикално да ја промени еволуцијата на галаксиите. Бидејќи атомската темна материја е способна за интеракција, таа лесно може да кондензира, губејќи енергија преку емисијата на некоја форма на темно зрачење. Симулациите покажаа дека внатре во секоја галаксија брзо се појавува „темен диск“, чие вртење тесно се совпаѓа со вртењето на видливите, нормални компоненти.
Оттаму, атомската темна материја продолжи да се кондензира, исто како што нормалниот гас се кондензира во облаци и на крајот ѕвезди. Во симулацијата, атомската темна материја формираше свои темни ѕвезди и дури може да предизвика формирање на сопствени црни дупки. Овие купчиња потоа потонаа во галактичкото јадро, каде што густината се зголеми.
Поради оваа дополнителна гравитација, формирањето на ѕвезди во јадрата на галаксиите е забрзано, формирајќи ѕвезди многу побрзо од галаксиите со едноставна темна материја. Овие симулации всушност отфрлија некои модели на атомска темна материја бидејќи тие модели предизвикаа нивните галаксии премногу брзо да снемаат нов материјал за формирање на ѕвезди.
Но, некои модели ги преживеаја сегашните граници на набљудувања, овозможувајќи понатамошна можност за постоење на атомска темна материја. Истражувачите се надеваат дека понатамошните теоретски и експериментални студии ќе фрлат светлина врз веродостојноста на оваа интригантна форма на егзотична материја. На пример, бидејќи атомската темна материја се кондензира толку ефикасно, можеби ќе можеме да откриеме густи грутки слични на ѕвезди со идни студии за гравитациони микролеќи користејќи го вселенскиот телескоп Нанси Грејс на НАСА во Рим.
Прочитајте исто така: