Astronomer lämnas och skrapar i huvudet över en ny observation av en "klump" av mörk materia som uppenbarligen lämnats kvar efter en massiv sammanslagning mellan galaxkluster. Implikationerna av denna upptäckt utgör utmaningar för den nuvarande förståelsen av hur mörk materia påverkar galaxer och galaxkluster.
Ursprungligen avvisades observationerna som gjordes 2007 som dåliga uppgifter. Nya uppgifter som erhållits av Hubble Space Telescope 2008 bekräftade de tidigare observationerna av mörk materia och galaxer som skiljer sig. Det nya beviset är baserat på observationer av ett avlägset sammanslagande galaxkluster med namnet Abell 520. Vid denna tidpunkt har astronomer en utmaning framför dem för att förklara varför mörk materia inte uppträder som förväntat.
"Detta resultat är ett pussel," sade astronomen James Jee (University of California, Davis). ”Mörk materia bete sig inte som förutspådd, och det är inte uppenbart klart vad som händer. Teorier om galaxbildning och mörk materia måste förklara vad vi ser. ”
Aktuella teorier om mörk materia säger att det kan vara ett slags tyngdkraftslim som håller galaxer samman. En av de andra intressanta egenskaperna hos mörk materia är att det i alla fall inte är gjord av samma saker som människor och planeter, men interagerar "gravitationsmässigt" med normal materia. Nuvarande metoder för att studera mörk materia är att analysera galaktiska sammanslagningar, eftersom galaxer kommer att interagera annorlunda än deras halo av mörk materia. De aktuella teorierna stöds av visuella observationer av galaxfusioner i Bullet Cluster och har blivit ett klassiskt exempel på vår nuvarande förståelse av mörk materia.
Studier av Abell 520 får astronomer att tänka två gånger om vår nuvarande förståelse av mörk materia. Inledande observationer hittade mörkt material och varm gas, men saknade ljusande galaxer - som normalt upptäcks i samma regioner som koncentrationer av mörk materia. Astronomerna använde Hubbles breda fältplanetkamera 2 för att kartlägga mörk materia i klustret med hjälp av en gravitationslinsningsteknik.
"Observationer som Abell 520 är ödmjuka i den meningen att vi, trots alla hopp och gränser i vår förståelse, då och då stoppas kalla", säger Arif Babul (University of Victoria, British Columbia).
Jee tillade: "Vi känner till kanske sex exempel på höghastighets galaxklyngkollisioner där den mörka materien har kartlagts, men Bullet Cluster och Abell 520 är de två som visar de tydligaste bevisen på de senaste fusionerna, och de stämmer inte överens med var och en Övrig. Ingen enda teori förklarar det olika beteendet hos mörk materia i dessa två kollisioner. Vi behöver fler exempel. ”
Teamet har arbetat med många möjligheter för sina resultat, var och en med sin egen uppsättning obesvarade frågor. En sådan möjlighet är att Abell 520 var en mer komplicerad sammanslagning än Bullet Cluster-möten. Det kan ha förekommit flera galaxer som slogs samman i Abell 520 istället för de två ansvariga för Bullet Cluster. En annan möjlighet är att liksom väl kokta ris kan mörk materia vara klibbig. När partiklar av vanlig materia kolliderar förlorar de energi och som ett resultat långsammare. Det kan vara möjligt för en del mörk materia att interagera med sig själv och förbli bakom efter en kollision mellan två galaxer.
En annan möjlighet kan vara att det fanns fler galaxer i kärnan, men var för svaga för Hubble att upptäcka. Genom att vara mörkare skulle galaxerna ha bildat mycket färre stjärnor än andra typer av galaxer. Teamet planerar att använda sina Hubble-data för att skapa datorsimuleringar av kollisionen, i hopp om att få viktiga ledtrådar i försöken att bättre förstå det ovanliga beteendet hos mörk materia.
Om du vill lära dig mer om Hubble Space Telescope, besök: http://www.nasa.gov/hubble
