Detektiver med mørk materie ved næppe noget om mørk stof, men nu ved de dette: Det opfører sig anderledes på gamle fronter af galakser end i nye.
Mørk stof er de ting, vi ikke kan se i universet. Det udgør det meste af massen i universet, men udsender ikke lys. Dog trækker det alt sammen med tyngdekraften. Alt i universet fungerer som det bliver trukket på af store tunge skyer af noget, vi ikke kan se. Astronomer er bare ikke sikre på, hvad det er.
En ny artikel, der blev offentliggjort 3. januar i tidsskriftet Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, hjælper dog med at indsnævre det.
Det meste af det mørke stof, som videnskabsmænd er opmærksom på, findes i "glorier" eller skyer i galakser. Men der er et problem: Disse kerner opfører sig ikke, som de skal, ifølge computersimuleringer.
Når forskere modellerer opførelsen af mørke stoffer, viser disse strukturer normalt visse former: tætte kugler af mørkt stof i centrum af galakserne, omgivet af overskyede visps af tingene. Astronomer kalder dette "cusp" -fordelingen af mørkt stof. Men i virkeligheden opfører mange galakser sig som om deres mørke stof kredser i de ydre rækkevidde af galaksen og omgiver en "kerne", der er mere eller mindre tom for det usete materiale. Astronomer kalder dette uoverensstemmelse problemet "cusp-core".
Den populære forklaring på cusp-core-problemet, kaldet "Self Interacting Dark Matter" (SIDM) -modellen, antyder, at ikke kun mørkt stof eksisterer helt uden for den fysik, vi er i stand til direkte at opdage og forstå, men det fungerer også på selv ved hjælp af ukendte kræfter. Hvis mørke materies interaktioner med sig selv adskiller sig fra dets interaktion med almindelig stof, kan det forklare, hvordan det er lykkedes at rejse fra galakserens centre ud mod deres kanter.
Men denne forklaring kan være overkomplicerende ting, antyder den nye undersøgelse.
En anden styrke kunne skubbe mørkt stof ud af galakserens centrum: opvarmning af mørkt stof. Det henviser til intens energi og vind fra stjernedannelse, der skubber mørkt stof ud af galaksernes centre (hvor de fleste nye stjerner dannes). Men der er lidt direkte bevis for dette fænomen, og selvom der var, er det ikke klart, om en sådan opvarmning ville være kraftig nok til at forklare uoverensstemmelsen mellem modeller af mørkstoffordeling og hvad observationer viser.
Dette nye papir antyder dog, at opvarmning af mørkt stof er den rigtige forklaring.
Forfatterne studerede 16 dværg galakser opdelt groft i to kategorier: galakser, der stoppede med at danne stjerner for milliarder af år siden og galakser, der ophørte med at danne stjerner for nylig eller stadig danner stjerner.
Forskerne fandt, at de ældre, mindre aktive galakser havde en tendens til at have mørke stof cusps - regioner i deres centre med masser af mørkt stof. Mere aktive galakser havde en tendens til at have tomme kerner.
De nye fund tyder på, at opvarmning af mørkt stof er reelt og spiller en betydelig rolle i, hvordan mørkt stof opfører sig, skrev forskerne. Galakser, der for længe siden ophørte med at danne stjerner, havde også mindre energi til at skubbe mørkt stof ud af det galaktiske centrum. I disse tilfælde opførte mørkt stof sig på den måde, som enkle modeller forudsiger, at det burde. Mere aktive stjernedannende galakser havde mere opvarmning, og det fik den mørke substans der til at afvige fra modellerne.
Hvis dette fund er korrekt, indsnævrer det mulighederne for, hvad mørkt stof kan være, skønt ikke dramatisk: Det skal bare være noget, der ville blive sprængt ud af midten af en galakse med masser af nye stjerner. Og dette resultat kan betyde, at det er unødvendigt at foreslå alle slags bisarre mørke stofegenskaber for at forklare, hvordan stoffet opfører sig.
Stadig er intet endnu sikkert. Forskerne erkendte i deres papir, at de stolte på metoder til simulering af mørkt stof, der er kommet under en vis kritik. Der kunne være andre galakser derude med egenskaber et sted mellem cusp- og kernemodellerne, hvilket ville komplicere de nye fund.
For øjeblikket kan detektiver af mørke stoffer dog sætte et nyt bevis på deres opslagstavler, der er dækket af rød streng.
