Universumissa on enemmän tummaa ainetta kuin tavallista ainetta, ja ne ovat yleensä kaikki sekoittuneet galakseihin. Jättiläisten galaksiklusterien välisessä törmäyksessä klustereissa olevat kuumakaasupilvet kohtaavat kitkaa kulkiessaan toistensa läpi erottaen ne tähdet. Tämä kitka ei myöskään vaikuta pimeään aineeseen, joten tähtitieteilijät pystyivät laskemaan sen painovoiman vaikutuksen normaaliin aineeseen.
Pimeä ja normaali aine on purettu toisistaan kahden suuren galaksiryhmän valtavan törmäyksen seurauksena. Löytö, joka käyttää NASA: n Chandra-röntgen observatorioa ja muita kaukoputkia, antaa suoran todistuksen tumman aineen olemassaolosta.
"Tämä on energinen kosminen tapahtuma isojen paisuntojen lisäksi, joista tiedämme", sanoi ryhmän jäsen Maxim Markevitch Harvard-Smithsonian astrofysiikan keskuksesta Cambridgessa, Massachusetts.
Nämä havainnot tarjoavat vahvimman todisteen siitä, että suurin osa maailmankaikkeuden aineesta on tummaa. Huolimatta pimeästä aineesta tehdyistä huomattavista todisteista jotkut tutkijat ovat ehdottaneet vaihtoehtoisia teorioita painovoimasta, joissa se on vahvempi galaktisten asteikkojen välillä kuin Newton ja Einstein ennustivat, poistaen tarpeen pimeästä aineesta. Tällaiset teoriat eivät kuitenkaan pysty selittämään tämän törmäyksen havaittuja vaikutuksia.
"Universumi, jossa hallitsevat tummat asiat, tuntuu petolliselta, joten halusimme testata, onko ajattelumme olemassa perusvirheitä", kertoi tutkimuksen johtaja Doug Clowe Arizonan yliopistosta Tucsonista. "Nämä tulokset ovat suora todiste tumman aineen olemassaolosta."
Galaktiklusteissa normaali aine, kuten tähdet, planeetat ja kaikki maapallon muodostavat atomit, on pääosin kuuman kaasun ja tähtiä. Kuumakaasun massa galaksien välillä on huomattavasti suurempi kuin tähtijen massa kaikissa galakseissa. Tätä normaalia ainetta sitoo klusterissa vielä suuremman tumman aineen massan paino. Ilman tummaa ainetta, joka on näkymätön ja voidaan havaita vain sen painovoiman kautta, nopeasti liikkuvat galaksit ja kuuma kaasu lentävät nopeasti toisistaan.
Ryhmälle annettiin yli 100 tuntia Chandra-kaukoputkella galaksiklusterin 1E0657-56 tarkkailuun. Rypäle tunnetaan myös luodin klusterina, koska se sisältää näyttävän luodinmuotoisen pilven, jossa on sata miljoonaa astetta kaasua. Röntgenkuva osoittaa luodin muodon johtuvan tuulesta, joka johtuu pienemmän rypäleen nopeasta törmäyksestä suurempaan.
Chandran havainnon lisäksi massan sijainnin määrittämiseksi klusterissa käytettiin Hubble-avaruusteleskooppia, Euroopan eteläisen observatorion erittäin suurta teleskooppia ja Magellan-optisia kaukoputket. Tämä tehtiin mittaamalla gravitaation linssin vaikutus, jossa klusterien painovoima vääristää valoa taustagalakseista, kuten Einsteinin yleinen suhteellisuusteoria ennustaa.
Kuumaa kaasua tässä törmäyksessä hidasti vetovoima, samanlainen kuin ilman vastus. Sitä vastoin isku ei hidastanut tummaa ainetta, koska se ei ole vuorovaikutuksessa suoraan itsensä tai kaasun kanssa paitsi painovoiman kautta. Tämä tuotti datassa näkyvän pimeän ja normaalin aineen erottelun. Jos kuuma kaasu olisi klustereiden massiivisin komponentti, kuten vaihtoehtoiset painovoimateoriat ehdottivat, tällaista erottelua ei olisi tapahtunut. Sen sijaan tarvitaan tummaa ainetta.
"Tämä on tuloksen tyyppi, joka tulevien teorioiden on otettava huomioon", kertoi Chicagon yliopiston kosmologi Sean Carroll, joka ei ollut mukana tutkimuksessa. "Kun siirrymme ymmärtämään tumman aineen todellista luonnetta, tätä uutta tulosta on mahdotonta sivuuttaa."
Tämä tulos antaa myös tutkijoille lisää luottamusta siihen, että maapallolla ja aurinkojärjestelmässä tuttu newtonilainen painovoima toimii myös galaksiklusterien valtavissa mittakaavoissa.
"Olemme sulkeneet tämän painovoiman aukon ja olemme tulleet lähempänä kuin koskaan ennen näkemään tämän näkymättömän asian", Clowe sanoi.
Nämä tulokset julkaistaan tulevassa The Astrophysical Journal Letters -numerossa. NASA: n Marshall-avaruuslentokeskus, Huntsville, Alabama, hallinnoi viraston tiedeoperaatio-osaston Chandra-ohjelmaa. Smithsonian Astrophysical Observatory ohjaa tiede- ja lentotoimintaa Chandran röntgenkeskuksesta, Cambridge, Mass.
Alkuperäinen lähde: Chandra-lehdistötiedote
