Nowy artykuł zaprezentowany na konferencji American Astronomical Society w tym tygodniu zapowiada, że można rzucić nieco światła na pogoń za ciemną materią w poszczególnych galaktykach. Obecny model zimnej ciemnej materii we Wszechświecie odnosi ogromne sukcesy, jeśli chodzi o mapowanie tajemniczej substancji w dużych skalach, ale nie w skali galaktycznej i sub-galaktycznej. Wcześniej dzisiaj dr Sukanya Chakrabarti z Florida Atlantic University opisał nowy sposób mapowania ciemnej materii poprzez obserwację zmarszczek na dyskach wodoru dużych galaktyk. Jej prace mogą wreszcie pozwolić astronomom na wykorzystanie ich obserwacji zwykłej materii do zbadania rozkładu ciemnej materii na mniejszych skalach.
Galaktyki spiralne zazwyczaj składają się z dysku, który jest wykonany z normalnej (barionowej) materii i zawiera centralne wybrzuszenie i ramiona spiralne oraz halo, które otacza dysk i zawiera ciemną materię. W ostatnich latach przeprowadzono badania takie jak RZECZ (prowadzone przez Very Large Array NRAO) w celu analizy rozkładu wodoru w pobliskich dyskach galaktycznych. W ubiegłym roku dr Chakrabarti wykorzystał takie badania, aby zbadać, w jaki sposób małe galaktyki satelitarne wpływają na dyski większych galaktyk, takich jak M51, galaktyka Whirlpool. Ale prawdziwa nagroda polega na badaniu tego, czego astronomowie nie mogą zobaczyć. Chakrabarti zauważył: „Od lat 70. wiemy z obserwacji płaskich krzywych obrotu, że galaktyki mają masywne halo ciemnej materii, ale istnieje bardzo niewiele sond, które pozwalają nam dowiedzieć się, jak się rozkłada”. Teraz poszerzyła swoje badania, aby to zrobić.
Astronomowie uważają, że rozkład gęstości ciemnej materii zależy od parametru zwanego jego promień skali. Jak się okazuje, zmiana tego parametru w widoczny sposób wpływa na kształt dysku wodorowego galaktyki, biorąc pod uwagę wpływ przechodzących galaktyk karłowatych.
„Fale w zewnętrznych dyskach gazu służą jako zwierciadło leżącego u podstaw rozkładu ciemnej materii” - powiedział Chakrabarti. Zmieniając promień skali halo ciemnej materii M51, Chakrabarti był w stanie zobaczyć, jak wpłynie to na kształt i rozkład wodoru atomowego na jego dysku. Odkryła, że promienie na dużą skalę powodują powstanie galaktyk z aureolą ciemnej materii, która stopniowo staje się coraz bardziej rozproszona, gdy rozciąga się wzdłuż długości dysku. Powoduje to, że wodór w dysku jest bardzo luźno owinięty wokół centralnego wybrzuszenia galaktyki. I odwrotnie, promienie małej skali mają profile gęstości, które opadają znacznie bardziej stromo.
„Bardziej strome profile gęstości są bardziej skuteczne w utrzymywaniu swoich„ rzeczy ”- wyjaśnił Chakrabarti -„ dlatego mają znacznie bardziej ciasno owinięty spiralny kształt ”.
Mapa rozmieszczenia ciemnej materii w halo M51 przez Chakrabarti jest zgodna z istniejącymi modelami teoretycznymi, co prowadzi ją do przekonania, że ta metoda może być niezwykle przydatna dla astronomów próbujących zbadać nieuchwytną, niewidzialną substancję, która stanowi prawie jedną czwartą naszego Wszechświata . Przedruk jej papieru jest dostępny na ArXiv.
