Tumeda aine mõistatus süveneb
Tumeda aine olemus on teadlastele mõistatuseks — ning üks värske uurimus muudab seda ainult mõistatuslikumaks, vahendab PhysOrg.
"Pärast uurimistöö läbiviimist teame tumeda aine kohta vähem kui varem," nentis Harvard-Smithsoniani astrofüüsikakeskuse teadur ja töö juhtiv autor Matt Walker.
Kosmoloogilise standardmudeli kohaselt on universumis suures ülekaalus tume energia ja tume aine. Suurem osa astronoome eeldab, et tume aine koosneb "külmadest" (s.t aeglaselt liikuvatest) eksootilistest osakestest, mida gravitatsioon puntrasse liidab. Ajapikku tumeda aine kämbud kasvavad, meelitades enda poole tavalist ainet ja moodustades galaktikaid, mida me tänapäeval vaadelda saame.
Toda protsessi matkivad kosmoloogid võimsate arvutusmasinate abil. Raalides loodud simulatsioonid näitavad, et tume aine peaks olema tihedalt koondunud galaktikate tuumadesse. Selle asemel näitavad aga kahest uuest kääbusgalaktikast kogutud mõõtmisandmed, et tume aine on neis jaotunud ühtlaselt — mis omakorda annab mõista, et kosmoloogiline standardmudel võib olla ekslik.
"Meie mõõtmistulemused on vastuolus elementaarse prognoosiga selle kohta, milline peaks olema külma tumeda aine struktuur kääbusgalaktikates. Kuni teoreetikud seda prognoosi ei kohenda, pole külma tumeda aine hüpotees kooskõlas meie vaatlusandmetega," märkis Walker.
Kääbusgalaktikad koosnevad kuni 99 protsendi ulatuses tumedast ja ainult ühest protsendist normaalsest ainest — sellisest, millest on tekkinud tähed. Tänu taolisele ebavõrdsusele kujutavad kääbusgalaktikad endast tumedat ainet otsivate astronoomide jaoks ideaalseid vaatlusobjekte.
Walker koos kaasautor Jorge Peñarrubiaga Ühendkuningriigi Cambridge’i ülikoolist analüüsis tumeda aine jaotust kahes Linnutee naaber-täheparves: Ahju ja Kujuri tähtkujudesse kuuluvates kääbusgalaktikates. Kummaski galaktikas pole rohkem kui miljon kuni kümme miljonit tähte — meie kodugalaktika 400 miljoniga võrreldes pelk käputäis. Teadlaste töörühm mõõdistas 1500 kuni 2500 tähe asukohad, kiirused ja elementaarse keemilise koostise.
"Kääbusgalaktikas tuiskavad tähed ringi nagu mesilased tarus, mitte ei liigu kenadel ringikujulistel orbiitidel nagu spiraalgalaktikates," selgitas Peñarrubia. "Seetõttu kujutab tumeda aine jaotuse kindlakstegemine seal endast märksa keerulisemat väljakutset."
Teadlaste kogutud andmed näitasid, et tume aine jagunes mõlemas galaktikas suhteliselt suurtesse, mitme tuhande valgusaastase läbimõõduga regioonidesse. See on vastuolus standardmudeli ennustusega, mis ütleb, et tumeda aine tihedus peaks taoliste galaktikate keskkohtade läheduses hüppeliselt kasvama.
„Kui kääbusgalaktika oleks virsik, peaks selles sisalduv tume aine kosmoloogilise standardmudeli kohaselt leiduma „kivis“ ehk täheparve tuumas. Selle asemel osutusid kaks esimest meie uuritud kääbusgalaktikat kivita virsikuteks,“ rääkis Peñarrubia.
Mõned teadlased on küll mõista andnud, et tavalise aine ja tumeda aine vastastikmõjud võiksid tumedat ainet hajutada, ent olemasolevad simulatsioonid millegi sellise toimumisele kääbusgalaktikates ei viita. Uued mõõtmistulemused annavad mõista, et kas mõjutab tavaline aine tumedat ainet seniarvatust rohkem või pole tume aine tegelikult „külm“. Töörühm loodab valiku ühe või teise variandi kasuks langetada, kui on saanud uurida rohkem kääbusgalaktikaid, eriti selliseid, milles tumeda aine osakaal on veelgi suurem.
Uurimustööd käsitlev artikkel on võetud ajakirja The Astrophysical Journal ilmumisjärjekorda; seda saab veebist laadida.
Jälgi Forte uudiseid ka Twitteris!