Se på en galakse, hvad ser du? Sandsynligvis masser af stjerner. Og begravet blandt disse stjerner, hvis du kiggede nøje nok, kunne du muligvis finde planeter, sorte huller, hvide dværge, asteroider og alle mulige forskellige chunky odds og ender. Det sædvanlige galaktiske miljø.
Hvad du ikke ville se, er hvad det meste af den galakse er virkelig lavet af. Du vil ikke se det usynlige, det skjulte. Du vil ikke se hovedparten af den galaktiske masse. Du ville ikke se den mørke sag.
Dark Matters Most
Mørk stof er en hypotetisk form for stof, og i den hypotese svømmer du i den lige nu. Så vidt vi kan fortælle, baseret på årtier med omhyggelige, omhyggelige observationer af alt fra bevægelse af stjerner inden for galakser til bevægelsen af galakser inden i klynger til de tidlige øjeblikke af big bang til væksten af struktur over hele universet (dvs. , vi har arbejdet rigtig hårdt på dette), vores kosmos er ikke det, der ser ud til på overfladen.
Hovedresultatet: de fleste af de rå ting i vores univers interagerer simpelthen ikke med lys. Det sædvanlige navn er "mørk stof", men et bedre navn kan være usynlig stof. Vi er ikke helt sikre på, hvad det er (vi arbejder stadig på den smule), men den mørke stof ser ud til at være en slags mikroskopisk partikel, der oversvømmer enhver galakse og skaber dem med ekstra masse. Fordi denne mørke stof ikke interagerer med lys, føles den ikke noget at gøre med den elektromagnetiske kraft, hvilket betyder, at den simpelthen passerer gennem normalt stof uden at lægge mærke til eller pleje en enkelt bit.
Vægten af intet
Så kraftig som denne mørke sag er med hensyn til at forklare dybe og forvirrende problemer i universet, det har nogle svagheder. Mest bemærkelsesværdigt, når astrofysikere kører computersimuleringer af væksten af galakser - sporer deres dannelse og udvikling i løbet af milliarder af år ved hjælp af al den kendte fysik, der går ud på at gøre en galakse til en galakse - finder de ud af, at den mørke stof har en tendens til at virkelig, klumper sig virkelig op til uanstændigt høje tætheder i midten af disse galakser.
Det er en fin og dandy forudsigelse på egen hånd, men den stemmer ikke helt overens med observationer. Selvom vi ikke direkte kan se den mørke stof (husk: usynlig), kan vi se dens virkning på alt andet, inklusive normal stof. Den mørke materie spiller muligvis ikke det elektromagnetiske spil, men det taler med tyngdekraften, fordi tyngdekraften er supervenlig og er i stand til at tale med enhver flok masse og energi i hele universet.
Så hvis du fylder en galakse med mørk stof, og den mørke stof har en tendens til at klumpe sig meget i midten, så vil der være meget vægt i midten af galaksen og trækker den omgivende gas ind. Når denne gas komprimeres på kernen, vil den krympe og kollapse, udløse massive stjerne dannelsesbegivenheder, sprænge kuld af nye stjerner.
Med andre ord, kerne i galakser skal have dynger på molekylære dynger med gas og stjerner. Og selvom galaktiske centre faktisk er meget rige steder, er de ikke at rig.
Konklusionen af, at den banale forudsigelse om opførsel af mørkt stof i galaktiske kerner ikke er den fulde historie. Da vi har så mange andre gode grunde til at tro, at mørk materie er en ting, bliver spørgsmålet: hvad sparker det ud af kernen?
Rystning af ting
Giv ti teoretiske fysik et problem, og de vil komme med et dusin løsninger. Og i tilfælde af "cuspiness" af mørke stofkerner, har de formået at sprænge alle mulige sjove forklaringer. Måske er mørk materie mere eksotisk, end vi troede, i stand til let at interagere med sig selv gennem en ny femte kraft af naturen og glatte sig ud i kernen. Måske er mørk stof bare en smule naturligt varm og energisk og har svært ved at samle sig i centrum.
Så cool som disse indstillinger er, måske er forklaringen noget mere dagligdags. Den mørke materie kan påvirke opførelsen af normal stof via tyngdekraften, og det samme gælder omvendt. Selvom det er væsentligt mindre voluminøst end deres mørke kolleger, kan det almindelige stof i vores univers trække og trække og sprede alt andet, selvom bare en lille smule.
For nylig studerede et team af astronomer adskillige populationer af dværg galakser, hvor forbindelsen mellem mørk og normal stof lettere kunne undersøges. De brugte disse prøver til at jage efter ethvert forhold mellem stjernedannelse og central densitet. I dette scenarie, hvis en galakse oplevede en masse nylig stjernedannelse, der udløser eksplosive supernovavind og andre temperamentsudbrud, ville det drive masser af normal stof ud af kernen, og tyngdekraften ville gøre sin ting og trække noget af det mørke stof sammen med de normale ting.
Undersøgelsen fandt et spændende resultat: dværg galakser med meget nylig stjernedannelse ("nyere" inden for de sidste seks milliarder år) havde jævnere centrale tætheder, mens deres mindre aktive søskende var meget mere cuspy i deres centre, hvilket favoriserede denne hypotese om normal sag kan faktisk påvirke mørket. Selvom dette ikke helt løser gylden om mørket stofs natur, er det et væsentligt skridt fremad.
Læs mere: “Mørkt stof opvarmes i dværg galakser”
