Titta på en galax, vad ser du? Förmodligen massor av stjärnor. Och begravd bland dessa stjärnor, om du tittade noggrant nog, kanske du hittar planeter, svarta hål, vita dvärgar, asteroider och alla slags olika chunky odds och ändar. Den vanliga galaktiska miljön.
Vad du inte skulle se är vad de flesta av den galaxen är verkligen gjord av. Du skulle inte se det osynliga, det dolda. Du skulle inte se huvuddelen av den galaktiska massan. Du skulle inte se den mörka materien.
Dark Matters Most
Mörk materia är en hypotetisk form av materia, och i den hypotesen simmar du i den just nu. Så vitt vi kan säga, baserat på decennier av noggranna, noggranna observationer av allt från stjärnor av stjärnor inom galaxer till galaxernas rörelse inom kluster till de tidiga ögonblicken av big bang till tillväxten av struktur över hela universum (dvs. , vi har arbetat riktigt hårt med detta), vårt kosmos är inte det som verkar på ytan.
Huvudresultatet: de flesta råvaror i vårt universum interagerar helt enkelt inte med ljus. Det vanliga namnet är "mörk materia", men ett bättre namn kan vara osynlig materia. Vi är inte riktigt säkra på vad det är (vi arbetar fortfarande med den biten), men den mörka materien verkar vara en slags mikroskopisk partikel som översvämmar varje galax och fördjupar dem med extra massa. Eftersom denna mörka materia inte interagerar med ljus, känner det inte något att göra med den elektromagnetiska kraften, vilket innebär att den helt enkelt passerar normalt material utan att märka eller bry sig om en enda bit.
Inget vikt
Lika kraftfull som denna mörka materia är när det gäller att förklara djupa och förvirrande problem i universum, det har vissa svagheter. När astrofysiker kör datorsimuleringar av tillväxten av galaxer - spårar deras bildning och utveckling under miljarder år med användning av all den kända fysiken som går till att göra en galax till en galax - finner de att den mörka materien tenderar att verkligen, klumpar sig verkligen upp till obscenöst höga tätheter i centrum av dessa galaxer.
Det är en fin och dandy förutsägelse på egen hand, men den matchar inte riktigt med observationer. Även om vi inte direkt kan se den mörka materien (kom ihåg: osynlig) kan vi se dess effekter på allt annat, inklusive normal materia. Den mörka materien spelar kanske inte det elektromagnetiska spelet, men det pratar med tyngdkraften, eftersom tyngdekraften är supervänlig och kan prata med varje massa och energi i hela universum.
Så om du fyller en galax med mörk materia, och den mörka materien tenderar att klumpa sig mycket i mitten, kommer det att finnas mycket vikt i mitten av galaxen och drar in den omgivande gasen. När gasen komprimeras på kärnan kommer den att krympa och kollapsa, utlösa massiva stjärnbildande händelser och spruta ut nya stjärnor.
Med andra ord, kärnorna i galaxerna bör ha högar på molekylära högar med gas och stjärnor. Och även om galaktiska centra verkligen är mycket rika platser, så är de inte det den där rik.
Slutsatsen av att den banala förutsägelsen om beteendet med mörk materia i galaktiska kärnor är inte hela historien. Eftersom vi har så många andra goda skäl att tro att mörk materia är en sak, blir frågan: vad sparkar det ur kärnan?
Skaka saker
Ge tio teoretiska fysiker ett problem och de kommer med ett dussin lösningar. Och i fallet med "kuspiness" av mörka materiekärnor har de lyckats skicka ut alla slags roliga förklaringar. Kanske är mörk materia mer exotisk än vi trodde och kan interagera med sig själv genom en ny femte naturkraft och jämna ut sig själv i kärnan. Kanske är mörk materia bara en smula naturligt varm och energisk och har svårt att samlas i centrum.
Så coolt som dessa alternativ är kanske förklaringen något mer vardagligt. Den mörka materien kan påverka uppförandet av normal materia via tyngdkraften, och detsamma gäller i omvänd riktning. Även om de är väsentligt mindre skrymmande än deras mörka motsvarigheter, kan vårt universums regelbundna materia dra och dra och sprida allt annat, även om bara en liten bit.
Nyligen studerade ett team av astronomer flera populationer av dvärggalaxier, där kopplingen mellan mörk och normal materie lättast kunde undersökas. De använde dessa prover för att jaga efter eventuella förhållanden mellan stjärnbildning och central densitet. I detta scenario, om en galax upplevde mycket av den senaste stjärnbildningen, utlöser explosiva supernovavindar och andra temperamentutbrott, då skulle det driva massor av normal materia ut ur kärnan, och tyngdkraften skulle göra sin sak och dra lite av den mörka materien tillsammans med de normala sakerna.
Studien fann ett spännande resultat: dvärggalaxier med mycket ny stjärnstjärnbildning ("nyligen" inom de senaste sex miljarder åren) hade jämnare centrala tätheter, medan deras mindre aktiva syskon var mycket mer kuspiga i sina centra och gynnade denna hypotes om normal materia kan verkligen påverka mörkret. Även om detta inte helt löser gåten om mörk materiens natur, är det ett betydande steg framåt.
Läs mer: “Mörk materia värms upp i dvärggalaxier”
