Astronomowie zastosowali rewolucyjną metodę wykrywania ciemnej materii w gromadach galaktyk. Technika ta pozwala „zobaczyć” rozkład ciemnej materii z rekordową precyzją i być może pozwoli w przyszłości zbadać jej naturę. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie naukowym Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS).

W ostatnich dziesięcioleciach, astronomowie próbowali zrozumieć prawdziwą naturę tajemniczej substancji, która stanowi większość materii we Wszechświecie, oraz odwzorować jej rozkład. Dwóch astronomów, Mireia Montes z Uniwersytetu Nowej Południowej Walii oraz Ignacio Trujillo z Instytutu Astrofizyki Wysp Kanaryjskich, dokonali postępu na tym polu. Naukowcy wykorzystali dane, które pozyskano z pomocą programu Frontier Fields, aby dokładnie zbadać rozkład ciemnej materii.

Mireia Montes wyjaśniła, że bardzo słabe światło w gromadach galaktyk pozwala zobaczyć rozmieszczenie ciemnej materii. Światło to, pochodzące z wewnątrz gromad, jest produktem ubocznym oddziaływań między galaktykami. Podczas tych interakcji, poszczególne gwiazdy wyrzucane są ze swoich galaktyk i swobodnie poruszają się wewnątrz gromady. Gdy zdołają uwolnić się od sił grawitacji swoich galaktyk, trafiają tam, gdzie znajduje się większość masy, głównie ciemnej materii, w gromadzie.

Źródło: NASA/ESA/HST Frontier Fields (STScI)

Gwiazdy te rozmieszczone są niemal tak samo, jak ciemna materia i nie zderzają się ze sobą. Zamiast tego, przemieszczają się zgodnie z grawitacyjnym potencjałem całej gromady. Jak wynika z badań, światło wewnątrz gromady jest rozmieszczone prawie tak jak ciemna materia i ujawnia jej rozkład dokładniej, niż jakakolwiek inna metoda, polegająca na wykorzystaniu wskaźników świetlnych.

Powyższa metoda jest również wydajniejsza od soczewkowania grawitacyjnego – złożonej techniki, wymagającej precyzyjnego odtworzenia zjawiska soczewkowania i czasochłonnych kampanii spektroskopowych. Metoda wykorzystana przez astronomów opiera się jedynie na głębokich zdjęciach kosmosu.

Wyniki badań wskazują, że wreszcie posiadamy możliwość przyjrzenia się naturze ciemnej materii. Ignacio Trujillo wskazuje, że jeśli ciemna materia oddziałuje sama ze sobą, interakcje te możemy zaobserwować jako drobne odchylenia rozkładu ciemnej materii od bardzo słabej poświaty gwiazd. Astronomowie zamierzają przetestować swoją metodę na innych gromadach, po czym inne zespoły badawcze przeprowadzą własne analizy. W kolejnych latach, Montes i Trujillo będą mogli zbadać setki gromad galaktyk, korzystając z przyszłych teleskopów kosmicznych, takich jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba.