Visumā ir vairāk tumšās matērijas nekā parastās matērijas, un parasti tās visas ir sajauktas kopā galaktikās. Sadursmē starp milzu galaktiku kopām karsto gāzu mākoņi klasteros sastopas ar berzi, kad tie šķērso viens otru, atdalot tos no zvaigznēm. Arī šo berzi tumšā matērija neietekmē, tāpēc astronomi varēja aprēķināt tās gravitācijas ietekmi uz parasto matēriju.
Tumšā un normālā matērija ir sašķobījusies ar milzīgu divu lielu galaktiku kopu sadursmi. Atklājums, izmantojot NASA Chandra rentgenstaru observatoriju un citus teleskopus, sniedz tiešus pierādījumus tumšās matērijas esamībai.
"Šis ir visenerģiskākais kosmiskais notikums, izņemot lielo sprādzienu, par kuru mēs zinām," sacīja komandas loceklis Maksims Markevics no Hārvarda-Smitsona astrofizikas centra Kembridžā, Masačūsetsā.
Šie novērojumi tomēr sniedz visspēcīgākos pierādījumus tam, ka Visuma matērija ir tumša. Neskatoties uz ievērojamiem tumšās matērijas pierādījumiem, daži zinātnieki ir ierosinājuši alternatīvas gravitācijas teorijas, kur tas ir spēcīgāks starpgalaktiskā mērogā, nekā prognozēja Ņūtons un Einšteins, novēršot nepieciešamību pēc tumšās matērijas. Tomēr šādas teorijas nevar izskaidrot novērotās šīs sadursmes sekas.
"Visums, kurā dominē tumši sīkumi, šķiet izaicinošs, tāpēc mēs gribējām pārbaudīt, vai mūsu domāšanā nav pamata trūkumu," teica Doug Clowe no Arizonas Universitātes Tuksonā un pētījuma vadītājs. "Šie rezultāti ir tiešs pierādījums tam, ka tumšā matērija pastāv."
Galaktiku kopās parastā viela, tāpat kā atomi, kas veido zvaigznes, planētas un visu uz Zemes, galvenokārt ir karstā gāze un zvaigznes. Karstās gāzes masa starp galaktikām ir daudz lielāka nekā zvaigžņu masa visās galaktikās. Šo normālo vielu kopā saista vēl lielākas tumšās vielas masas smagums. Bez tumšās matērijas, kas nav redzama un ko var noteikt tikai ar tās gravitācijas palīdzību, ātri pārvietojošās galaktikas un karstā gāze ātri sadalītos viena no otras.
Komandai tika piešķirtas vairāk nekā 100 stundas Chandra teleskopā, lai novērotu galaktiku kopu 1E0657-56. Kopu sauc arī par ložu kopu, jo tajā ir iespaidīgs lodes formas mākonis ar simts miljonu grādu gāzi. Rentgena attēls parāda lodes formu vēja dēļ, ko rada liela ātruma sadursme ar mazāku kopu ar lielāku.
Lai noteiktu masas atrašanās vietu kopās, papildus Chandra novērojumiem tika izmantots Habla kosmiskais teleskops, Eiropas Dienvidu observatorijas ļoti lielais teleskops un Magellan optiskie teleskopi. Tas tika izdarīts, izmērot gravitācijas izkliedētāja efektu, kur smagums no kopām izkropļo gaismu no fona galaktikām, kā prognozēja Einšteina vispārējās relativitātes teorija.
Karsto gāzi šajā sadursmē bremzēja vilkšanas spēks, līdzīgi kā gaisa pretestība. Turpretī triecienu nenobremzēja tumšā matērija, jo tā tieši mijiedarbojas ne ar sevi, ne ar gāzi, izņemot caur smagumu. Tādējādi tika nodalīta tumšā un normālā matērija, kas redzama datos. Ja karstā gāze būtu vismasīvākais komponents klasteros, kā ierosināja alternatīvās gravitācijas teorijas, tad šāda atdalīšana nebūtu redzēta. Tā vietā ir nepieciešama tumšā matērija.
"Šis ir rezultāts, kas būs jāņem vērā nākotnes teorijās," sacīja Šons Karols, Čikāgas universitātes kosmologs, kurš nebija iesaistīts pētījumā. "Virzoties uz priekšu, lai izprastu tumšās matērijas patieso būtību, šo jauno rezultātu būs neiespējami ignorēt."
Šis rezultāts arī dod zinātniekiem lielāku pārliecību, ka Ņūtona gravitācija, kas pazīstama uz Zemes un Saules sistēmā, darbojas arī milzīgajos galaktiku kopu mērogos.
"Mēs esam aizvēruši šo nepilnību attiecībā uz gravitāciju un esam tuvāk nekā jebkad agrāk redzējuši šo neredzamo lietu," sacīja Klovs.
Šie rezultāti tiek publicēti gaidāmajā The Astrophysical Journal Letters numurā. NASA Māršala kosmisko lidojumu centrs Hantsvilā, Aļaskā, pārvalda aģentūras Zinātnes misijas direktorāta Chandra programmu. Smitsona astrofizikas observatorija kontrolē zinātnes un lidojumu operācijas no Čandras rentgenstaru centra Kembridžā, Masačūsetsā.
Oriģinālais avots: Chandra News Release
