Preprosto povedano, Temna zadeva ne samo da predstavlja večino mase vesolja, ampak deluje tudi kot odri, na kateri so zgrajene galaksije. Toda za iskanje dokazov o tej skrivnostni, nevidni masi so znanstveniki prisiljeni zanašati se na posredne metode, podobne tistim, ki se uporabljajo za preučevanje črnih lukenj. V bistvu merijo, kako prisotnost Temne materije vpliva na zvezde in galaksije v njeni bližini.
Do danes so astronomi uspeli najti dokaze, da se temne snovi sestavljajo okoli srednjih in velikih galaksij. Uporaba podatkov iz Hubble vesoljski teleskop Skupina astronomov iz UCLA in NASA JPL je z novo tehniko opazovanja ugotovila, da lahko temna snov tvori veliko manjše grude, kot se je prej mislilo. Te ugotovitve so bile predstavljene ta teden na 235. zasedanju Ameriškega astronomskega društva (AAS).
Najbolj sprejeta teorija o Dark Matteru pravi, da je ne sestavljajo iste stvari kot barionske (aka normalna ali "svetleča" snov) - to so protoni, nevtroni in elektroni. Namesto tega je Temno snov teoretično sestavljena iz nekakšnih neznanih subatomskih delcev, ki z normalno snovjo vplivajo le s pomočjo gravitacije, najšibkejših osnovnih sil - druge so elektromagnetne, močne in šibke jedrske sile.
Druga splošno sprejeta teorija pravi, da se Dark Matter počasi premika v primerjavi z drugimi vrstami delcev in so zato nagnjeni k strganju. V skladu s to idejo mora vesolje vsebovati širok razpon koncentracij temne snovi, od majhnih do velikih. Vendar doslej niso bile opažene majhne koncentracije.
Z uporabo podatkov, pridobljenih s Hubblejevo široko kamero 3 (WFC3), je raziskovalna skupina poskušala najti dokaze o teh majhnih grudicah z merjenjem svetlobe iz svetlih jeder osmih oddaljenih galaksij (aka. Kvazarjev), da bi videla, kako nanjo vpliva, ko potuje. skozi vesolje. Ta tehnika, ki jo astronomi običajno uporabljajo za preučevanje oddaljenih galaksij, zvezdnih grozdov in celo eksoplanetov, je znana kot gravitacijsko lečenje.
Prvotno napovedana z Einsteinovo teorijo splošne relativnosti se ta tehnika opira na gravitacijsko silo velikih kozmičnih predmetov, da se izkrivlja in poveča svetlobo iz bolj oddaljenih predmetov. Daniel Gilman iz UCLA, ki je bil član opazovalne skupine, je tako razložil postopek:
»Predstavljajte si, da je vsaka od teh osmih galaksij velikansko povečevalno steklo. Majhne grude temne snovi delujejo kot majhne razpoke na povečevalnem steklu, spremenijo svetlost in položaj štirih slik kvazarja v primerjavi s tistimi, ki bi jih pričakovali, če bi steklo gladko. "
Kot upamo, je Hubble slike kažejo, da je svetloba, ki prihaja iz teh osmih kvazarjev, podvrgla lečljivemu učinku, ki je skladen s prisotnostjo majhnih grudic vzdolž vidne črte teleskopa in v in okoli osprednih galaksij. Osem kvazarjev in galaksij je bilo poravnanih tako natančno, da je ukrivljeni učinek ustvaril štiri izkrivljene slike vsakega kvazarja.
Z uporabo zapletenih računalniških programov in intenzivnih tehnik obnove je ekipa nato primerjala stopnjo popačenosti in napovedi, kako se bodo pojavljali kvazarji brez vpliva Mračne materije. Te meritve so bile uporabljene tudi za izračun mase koncentracij temne snovi, kar je pomenilo, da so bile od 1 / 10.000 do 1 / 100.000. večja od mase halo Mlečne poti v Temni snovi.
Poleg tega, da so bile prvič opažene majhne koncentracije, rezultati ekipe potrjujejo tudi eno temeljnih napovedi teorije "hladne teme". Ta teorija predpostavlja, da je, ker je Dark Matter počasi (ali "hladen"), da lahko tvori strukture, ki segajo od majhnih koncentracij do ogromnih, ki so večkrat večje od Mlečne poti.
Ta teorija tudi navaja, da so se vse galaksije v vesolju oblikovale znotraj oblakov Temne Materije, znanih kot "haloi", in so se v njih vtisnile. Namesto dokazov o majhnih grudicah nekateri raziskovalci menijo, da je temna materija dejansko lahko "topla" - tj. Hitro premikajoča - in zato prehitra, da bi nastale manjše koncentracije.
Vendar pa nova opažanja ponujajo dokončen dokaz, da je teorija o hladni temni materiji in kozmološki model, ki ga podpira - model Lambda Cold Dark Matter (? CDM) - pravilna. Kot je pojasnil član skupine, prof. Tommaso Treu s kalifornijske univerze v Los Angelesu (UCLA), ti najnovejši Hubble opažanja dajejo nov vpogled v naravo temne snovi in kako se obnaša.
"Naredili smo zelo prepričljiv opazovalni test za model hladne temne snovi in je leteč z letečimi barvami," je dejal. "Neverjetno je, da Hubble po skoraj 30 letih delovanja omogoča vrhunske poglede na temeljno fiziko in naravo vesolja, o katerih nismo niti sanjali, ko smo teleskop lansirali."
Anna Nierenberg, raziskovalka iz Nasinega laboratorija za reaktivni pogon Hubble raziskava, pojasnjena nadalje:
Lov na koncentracije temne snovi brez zvezd se je izkazal za izziv. Raziskovalna skupina Hubble pa je uporabila tehniko, v kateri jim ni bilo treba iskati gravitacijskega vpliva zvezd kot sledilcev temne snovi. Skupina je ciljala na osem močnih in oddaljenih kozmičnih "uličnih luči", imenovanih kvazarji (regije okoli aktivnih črnih lukenj, ki oddajajo ogromne količine svetlobe). Astronomi so izmerili, kako svetlobo, ki jo oddajata kisik in neonski plin, ki kroži okoli črnih lukenj vsakega kvazarja, gravitacija masivne prednje osrednje galaksije, ki deluje kot povečevalna leča.
Število majhnih struktur, odkritih v študiji, ponuja več namigov o naravi delcev temne snovi, saj bi njihove lastnosti vplivale na to, koliko skupin nastane. Vendar vrsta delcev, ki jih sestavlja Dark Matter, za zdaj ostaja skrivnost. Na srečo naj bi v tem primeru pomagala uporaba vesoljskih teleskopov nove generacije v bližnji prihodnosti.
Sem spadata vesoljski teleskop James Webb (JWST) in širokopasovni infrardeči anketni teleskop (WFIRST), oba pa sta infrardeči opazovalnici, ki naj bi sestavili v tem desetletju. S svojimi izpopolnjeno optiko, spektrometri, velikim vidnim poljem in visoko ločljivostjo bodo ti teleskopi lahko opazovali celotna območja vesolja, ki jih prizadenejo ogromne galaksije, galaksije in njihovi haloi.
To bi moralo pomagati astronomom, da ugotovijo pravo naravo Temne materije in kako izgledajo njeni sestavni delci. Hkrati astronomi nameravajo uporabljati te iste instrumente, da bi izvedeli več o Temni energiji, še eni veliki kozmološki skrivnosti, ki jo je za zdaj mogoče preučiti le posredno. Navdušujoči časi so pred nami!
