Aglomerările de materie întunecată din grupurile de galaxii curbează surprinzător de bine lumina

Materia întunecată a devenit și mai încurcată.

Acest lucru neidentificat, care alcătuiește cea mai mare parte a masei din cosmos, este invizibil, dar detectabil prin modul în care trage gravitațional de obiecte precum stelele. (SN: 25/11/19). Gravitația materiei întunecate poate, de asemenea, să îndoaie lumina care călătorește de la galaxii îndepărtate către Pământ – dar acum o parte din această substanță misterioasă pare să îndoaie lumina mai mult decât se presupune că ar trebui. Un număr surprinzător de aglomerări de materie întunecată din grupuri îndepărtate de galaxii deformează sever lumina de fundal de la alte obiecte, raportează cercetătorii în 11 septembrie. Ştiinţă.

Această descoperire sugerează că aceste aglomerări de materie întunecată, în care sunt încorporate galaxii individuale, sunt mai dense decât se aștepta. Și asta ar putea însemna unul dintre două lucruri: fie simulările computerizate pe care cercetătorii le folosesc pentru a prezice comportamentul clusterelor de galaxii sunt greșite, fie înțelegerea cosmologilor despre materia întunecată este greșită.

Concentrațiile foarte mari de materie întunecată pot acționa ca o lentilă pentru a curba lumina și a modifica drastic aspectul galaxiilor de fundal văzute de pe Pământ – întinzându-le în arce sau împărțindu-le în mai multe imagini ale aceluiași obiect de pe cer. „Este absolut cool. Este ca o oglindă de casă distractivă”, spune astrofizicianul Priyamvada Natarajan de la Universitatea Yale.

Judecând după simulările computerizate ale clusterelor de galaxii, aglomerările de materie întunecată din jurul galaxiilor individuale, care sunt suficient de dense pentru a provoca astfel de efecte dramatice de lentilă gravitațională ar trebui să fie rare (SN: 10/4/15). Pe baza simulărilor de cluster efectuate de Natarajan și colegii săi, „ne-am aștepta să vedem 1 [strong lensing] eveniment la fiecare 10 clustere sau cam așa ceva”, spune coautorul studiului Massimo Meneghetti, astrofizician la Observatorul de Astrofizică și Științe Spațiale din Bologna, Italia.

Dar imaginile telescopului au spus o poveste diferită. Cercetătorii au folosit observațiile de la telescopul spațial Hubble și telescopul foarte mare din Chile pentru a investiga 11 grupuri de galaxii de la aproximativ 2,8 miliarde până la 5,6 miliarde de ani lumină distanță. În acel set, echipa a identificat 13 cazuri de lentile gravitaționale severe de către aglomerări de materie întunecată din jurul galaxiilor individuale. Aceste observații indică că există mai multe aglomerări de materie întunecată de înaltă densitate în grupurile reale de galaxii decât în ​​cele simulate, spune Meneghetti.

Simulărilor ar putea lipsi unele aspecte fizice care fac ca materia întunecată din clusterele de galaxii să se strălucească strâns împreună, spune Natarajan. „Sau… există ceva fundamental neregulat în ceea ce privește presupunerile noastre despre natura materiei întunecate”, spune ea, precum ideea că gravitația este singura forță atractivă pe care o simte materia întunecată.

Richard Ellis, un cosmolog la University College London care nu a fost implicat în lucrare, crede că miezul problemei este mai probabil în simulările computerizate decât în ​​natura materiei întunecate. „Un grup de galaxii este un loc foarte periculos. Este ca Manhattanul universului”, spune el – ocupat cu galaxiile care trec una pe lângă alta, se ciocnesc și se sfâșie. „Există o fizică îngrozitoare care permite prezicerea câte dintre aceste lucruri mici cu lentile ar trebui să găsească”, spune Ellis, așa că noul rezultat „este intrigant, dar bănuiala mea este că există ceva în simulări… care nu este tocmai corect.”

Observații viitoare cu viitorul telescop spațial Euclid (SN: 14/11/17), Telescopul Spațial Roman Nancy Grace și Observatorul Vera C. Rubin (SN: 1/10/20) ar putea ajuta la clarificarea chestiunilor, spune Bhuvnesh Jain, un astrofizician la Universitatea din Pennsylvania, care nu a fost implicat în lucrare. „Aceste trei telescoape vor produce mostre extrem de mari de clustere de galaxii”, spune el. Acest lucru poate duce la o nouă înțelegere a fizicii în aceste medii turbulente și poate ajuta la determinarea dacă simulările nerealiste sunt de vină pentru acest mister al materiei întunecate.