Темная материя – гигантский вопросительный знак, нависающий над нашим знанием Вселенной. Есть больше темной материи во Вселенной, чем видимый вопрос, но это чрезвычайно неуловимо; это не отражает, поглощает или излучает свет, делая его невидимым.
Из-за этого это, как только известно, существует через его гравитационные эффекты на видимой Вселенной (см., например, heic1215a).Чтобы узнать больше об этом таинственном веществе, исследователи могут изучить его в некотором роде подобный экспериментам по видимому вопросу – наблюдая то, что происходит, когда это врезается в вещи [1]. Поэтому исследователи смотрят на обширные коллекции галактик, названных скоплениями галактик, где столкновения, включающие темную материю, происходят естественно и где она существует в достаточно обширных количествах, чтобы видеть эффекты столкновений [2].
Галактики сделаны из трех главных компонентов: звезды, облака газовой и темной материи. Во время столкновений облака газового распространения всюду по галактикам врезались друг в друга и замедляются или останавливаются. Звезды намного менее затронуты сопротивлением от газа [3] и из-за огромных промежутков между ними, не имейте замедляющегося эффекта друг на друга – хотя, если бы две звезды действительно сталкивались, фрикционные силы были бы огромны.«Мы знаем, как газ и звезды реагируют на эти космические катастрофы и где они появляются из крушения.
Сравнение, как темная материя ведет себя, может помочь нам сузить, каково это на самом деле», объясняет Дэвид Харви из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) в Швейцарии, ведущем авторе нового исследования.Харви и его команда использовали данные из Космического телескопа Хабблa НАСА/ЕКА, и Чандра НАСА делают рентген Обсерватории, чтобы изучить 72 больших столкновения группы. Столкновения произошли в разное время и замечены по различным углам – некоторые со стороны и других передней частью [4].
Команда нашла, что, как звезды, темная материя продолжалась прямо через сильные столкновения без замедления. Однако, в отличие от этого, в случае звезд, это – то, не потому что темная материя далеко от другой темной материи во время столкновений.
Ведущая теория состоит в том, что темная материя распространена равномерно всюду по скоплениям галактик, таким образом, частицы темной материи часто добираются очень друг близко к другу. Причина, которую не замедляет темная материя, состоит в том, потому что не только делает это не, взаимодействуют с видимыми частицами, это также взаимодействует еще меньше с другой темной материей, чем ранее мысль.«Предыдущее исследование видело подобное поведение в Группе Пули», говорит член команды Ричард Мэсси из Даремского университета, Великобритания. «Но трудно интерпретировать то, что Вы видите, есть ли у Вас всего один пример.
Каждое столкновение занимает сотни миллионов лет, таким образом, в человеческой целой жизни мы только добираемся, чтобы видеть один стоп-кадр от единственного ракурса. Теперь, когда мы изучили еще столько столкновений, мы можем начать соединять полный фильм и лучше понимать то, что продолжается».
Находя, что темная материя взаимодействует с собой еще меньше, чем ранее мысль, команды успешно сузили свойства темной материи. Теоретики физики элементарных частиц должны продолжать смотреть, но у них теперь есть меньший набор неизвестных, чтобы работать с, строя их модели [5].
У темной материи могли потенциально быть богатые и сложные свойства, и есть все еще несколько других типов взаимодействия, чтобы учиться. Эти последние результаты исключают взаимодействия, которые создают сильную фрикционную силу, заставляя темную материю замедлиться во время столкновений.
Другие возможные взаимодействия могли заставить частицы темной материи подпрыгнуть друг от друга как бильярдные шары, заставив темную материю быть брошенными из столкновений или для капель темной материи, чтобы изменить форму. Команда будет изучать их затем.
Чтобы далее увеличить число столкновений, которые могут быть изучены, команды также надеются изучать столкновения, включающие отдельные галактики, которые намного более распространены.«Есть все еще несколько баллотирующихся кандидатов для темной материи, таким образом, игра не закончена, но мы становимся ближе к ответу», завершает Харви. «Эти ‘Астрономически Большие’ коллайдеры частицы наконец позволяют нам бросать взгляд на темный мир все вокруг нас, но просто вне досягаемости».Примечания[1] На Земле ученые используют ускорители частиц, чтобы узнать больше о свойствах различных частиц.
Физики могут исследовать то, из чего сделаны вещества, ускорив частицы в столкновение и исследовав свойства и траекторию получающихся обломков.[2] Группы галактик – рой галактик, в которых проникает море горячего рентгена, выделяющего ионизированный водородный газ, который все включен в крупное облако темной материи. Это – взаимодействия их, самых крупных структур во Вселенной, которые, как наблюдают, проверяют свойства темной материи.
[3] Газово-газовое взаимодействие в столкновениях группы очень сильно, в то время как сопротивление газовой звезды слабо. Похожим способом к пузырю мыла и пуле на ветру, где пузырь взаимодействовал бы гораздо больше с ветром, чем пуля.[4] Чтобы узнать, где темная материя была расположена в группе, исследователи изучили свет от галактик позади группы, свет которой был увеличен и искажен массой в группе. Поскольку у них есть хорошая идея видимой массы в группе, сумма, свет искажен, говорит им сколько темной материи, там находится в регионе.
[5] Привилегированная теория состоит в том, что темная материя могла бы быть составлена «суперсимметричных» частиц. Суперсимметрия – теория, в которой у всех частиц в нашей Стандартной Модели – электронов, протонов, нейтронов, и так далее – есть более крупный «суперсимметричный» партнер. В то время как не было никакого экспериментального подтверждения для суперсимметрии пока еще, теория решила бы несколько промежутков в наших существующих взглядах.
Одна из предложенных частиц суперсимметрии была бы стабильна, электрически нейтральна, и только взаимодействовала бы слабо с общими частицами Стандартной Модели – все свойства, требуемые объяснить темную материю.