Din ce este făcut Universul? Nu vă faceți griji dacă nu aveți niciun indiciu, astronomii nici nu. James Jee de la Johns Hopkins University a folosit Telescopul spațial Hubble pentru a crea o hartă detaliată a concentrațiilor de materie întunecată în jurul a două galaxii. Și astronomii au primit doar câteva indicii noi.
Ascultați interviul: Hărți întunecate (5 MB)
Sau abonați-vă la Podcast: Abonați-vă
Fraser Cain: Am auzit destul de mult termenul de materie întunecată. Ne puteți oferi înțelegerea actuală a materiei întunecate?
Dr. James Jee: Înainte de a vorbi despre materia întunecată, trebuie să menționez ceea ce astăzi astronomii cred cum Universul a ajuns în ceea ce este astăzi. Credem că 30% din Univers este materie, iar celălalt 70% este energie întunecată, iar materia întunecată cuprinde mai mult de 90% din materia din Univers. Nimeni nu a detectat materie întunecată în laboratoare, așa că nu știu forma, culoarea sau mirosul acesteia, dar există dovezi că există. Îl putem detecta prin așa-numita lentilă gravitațională.
Fraser: Așa că ați efectuat recent un sondaj folosind Telescopul spațial Hubble pentru a cartografia concentrația de materie întunecată. Care a fost procesul pentru a face asta?
Dr. Jee: Materia întunecată cuprinde, așa cum am spus, 90% din materia din Univers, iar cel mai bun loc pentru a căuta materia întunecată este locul în care aceasta abundă cel mai mult. Așa că am indicat Telescopul spațial Hubble către două dintre cele mai interesante grupări de galaxii care se formează când Universul avea jumătate din vârsta actuală.
Fraser: Și ce ai văzut?
Dr. Jee: Am examinat distribuția spectrală a galaxiilor de fundal. Examinând distorsiunea acestor galaxii de fond, am putut determina densitatea materiei întunecate în prim plan.
Fraser: Să văd dacă am înțeles corect acest lucru. Te uitai la galaxii îndepărtate și, văzând modul în care lumina se schimba în timp ce se îndrepta spre noi, ai reușit să detectezi unde se găsesc aglomerații ascunse de materie care o afectau gravitațional.
Dr. Jee: Exact. Poate că aceasta este o analogie bună. Să presupunem că citiți un articol de știri folosind o lupă, puteți deduce puterea sau grosimea lentilelor examinând cât de mult literele arată mai mult prin lupa. În mod similar, dacă priviți denaturarea sau mărirea galaxiilor de fundal, puteți determina densitatea materiei întunecate evazive în prim plan.
Fraser: Atunci, care este relația dintre materia întunecată și galaxiile pe care le putem vedea?
Dr. Jee: Este materia dominantă în Univers și are gravitație. Fără materie întunecată, este foarte greu să formăm galaxii cu structuri la scară largă pe care le vedem în Universul de astăzi. Deci, cu siguranță, materia întunecată ajută la formarea de galaxii în structura la scară largă.
Fraser: Este posibil, atunci când materie întunecată se aglomerează, acolo este probabil să vedem galaxii?
Dr. Jee: Da, asta este practic ceea ce am găsit în cercetarea noastră. Oamenii au speculat că materia întunecată este particule fără coliziune, iar materia întunecată și materia normală ar trebui să existe împreună. Dar nimeni nu a reușit să determine acest lucru foarte clar, deoarece materia întunecată nu emite unde electromagnetice. Ceea ce am descoperit folosind Hubble este că galaxiile luminoase se formează în cele mai dense regiuni ale halosului de materie întunecată.
Fraser: Dacă știm că acest tip de aglomerare se întâmplă - cei doi par să meargă mână în mână - vă permite să aruncați orice teorii existente pentru ceea ce ar putea fi această materie întunecată?
Dr. Jee: Da, asta ne oferă multe indicii. Majoritatea oamenilor consideră că materia întunecată este fără coliziune, dar unii sugerează că ar putea avea unele proprietăți de coliziune cum ar fi hidrogenul gazos. Modul în care materia se întunecă împreună ne oferă indicii despre ceea ce este materia întunecată. Să presupunem că materia întunecată are proprietăți de coliziune, cum ar fi atomul de hidrogen, atunci acestea se ciocnesc între ele foarte des și vom vedea o distribuție foarte lină a unui halo de materie întunecată. Dar am descoperit este că aceste structuri sunt foarte incomode, ca și masa unei galaxii în sine. Acest lucru indică faptul că particulele de materie întunecată, dacă există, vor fi particule fără coliziune așa cum spun cele mai multe teorii în astronomia de astăzi.
Fraser: Oh, văd, deci particulele reale care ar putea provoca această materie întunecată sunt fie atât de mici, fie interacționează atât de slab, încât nici măcar nu se dezlănțuiesc împreună. Și dacă s-ar descurca împreună, veți vedea de fapt o pulverizare mai uniformă a distribuției. Atunci, pe baza constatărilor pe care le-ați obținut, care ar fi următoarea etapă a cercetării dvs.?
Dr. Jee: Programul Advanced Camera for Surveys cuprinde peste 15 grupuri de galaxii care sunt foarte interesante. Acestea sunt doar primele două rezultate. Credem că dacă completăm cele 15 grupuri de galaxii pentru sondaj, atunci vom avea o imagine mai clară a modului în care interacționează materia întunecată și materia normală, eventual prin gravitație. Și este posibil să avem o idee mai clară despre modul în care materia întunecată contribuie la formarea structurii la scară largă a Universului.
Fraser: și pe baza cercetărilor pe care le-ați făcut până acum, aveți o teorie pentru animale de companie pentru care ar putea fi materia întunecată?
Dr. Jee: Ei bine, dacă accesați site-ul web Astro-ph, acesta este site-ul pe care oamenii își încarcă diferitele lucrări de cercetare și există cam 10 sau 15 lucrări pe zi. Și există multe speculații în acest sens, care sunt foarte atractive și plauzibile. Dar cred că natura materiei întunecate poate răspunde în 10 sau 15 ani de acum încolo, dar încă suntem în căutare. Cercetările noastre oferă o rezoluție fără precedent a materiei întunecate care poate diferenția între particulele colisionale și cele fără coliziune.
Fraser: Și există alte instrumente în afară de Hubble care pot face acest lucru?
Dr. Jee: Putem face obiectivul gravitațional folosind telescoape la sol. De fapt, în 1990 oamenii au detectat pentru prima dată materia întunecată folosind lentile gravitaționale. Dar când efectuați obiectivul gravitațional folosind un telescop la sol, rezoluția este atât de slabă. Cu alte cuvinte, turbulența atmosferică va distruge lentila gravitațională, astfel încât să nu putem vedea o imagine de înaltă calitate a materiei întunecate. Dar dacă folosim telescopul în spațiu, atunci acesta nu estompează forma imaginii de fundal, astfel încât să păstrați semnalul de lentile gravitaționale. Putem face o imagine cu rezoluție foarte înaltă a distribuției materiei întunecate.
Fraser: Și un instrument mai mare îți va oferi o imagine mai bună.
Dr. Jee: Categoric. Următorul telescop este JWST (James Webb Space Telescope) care va crește eficient rezoluția semnificației materiei întunecate cu un factor de 10 sau mai mult.
Fraser. Credeți că ați văzut ceva diferit în mod semnificativ cu rezoluția 10x?
Dr. Jee: Forma globală a distribuției materiei întunecate nu se va schimba foarte mult, dar în acest caz este posibil să putem compara structura materiei întunecate în raport cu galaxiile. În acest caz, este posibil să putem răspunde dacă particulele de materie întunecată au unele proprietăți colizionale. La început, am spus că ceea ce am găsit este în concordanță cu ipoteza fără coliziune. Dar au existat câteva sugestii că particulele de materie întunecată pot avea unele proprietăți colisionale foarte mici. Deci am putea determina compensarea dintre materia întunecată și materia galaxică. Aceasta vă oferă o mulțime de restricții posibile asupra secțiunilor de coliziune între particulele normale și cele întunecate ale materiei.
Această cercetare a fost raportată în Space Magazine pe 13 decembrie 2005.
