Der er mere mørkt stof end almindeligt stof i universet, og de er normalt alle sammenblandet i galakser. I en kollision mellem gigantiske galakse-klynger støder varme gasskyer i klyngerne på friktion, når de passerer gennem hinanden og adskiller dem fra stjernerne. Den mørke stof påvirkes heller ikke af denne friktion, så astronomer var i stand til at beregne effekten af dens tyngdekraft på regelmæssigt stof.
Mørk stof og normal stof er blevet skruet løs fra den enorme kollision af to store galakser. Opdagelsen ved hjælp af NASAs Chandra røntgenobservatorium og andre teleskoper giver direkte bevis for eksistensen af mørkt stof.
”Dette er den mest energiske kosmiske begivenhed udover Big Bang, som vi ved om,” sagde teammedlem Maxim Markevitch fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics i Cambridge, Mass.
Disse observationer giver det stærkeste bevis endnu, at det meste af sagen i universet er mørkt. På trods af betydelige beviser for mørkt stof har nogle forskere foreslået alternative teorier for tyngdekraft, hvor det er stærkere på intergalaktiske skalaer end forudsagt af Newton og Einstein, hvilket fjerner behovet for mørkt stof. Sådanne teorier kan imidlertid ikke forklare de observerede virkninger af denne kollision.
”Et univers, der er domineret af mørke ting, virker uhensigtsmæssigt, så vi ønskede at teste, om der var nogen grundlæggende mangler i vores tankegang,” sagde Doug Clowe fra University of Arizona i Tucson og leder af studien. ”Disse resultater er direkte bevis på, at der findes mørk stof.”
I galakse klynger er den normale stof, ligesom de atomer, der udgør stjerner, planeter og alt på Jorden, primært i form af varm gas og stjerner. Massen på den varme gas mellem galakserne er langt større end stjernenes masse i alle galakserne. Denne normale stof er bundet i klyngen af tyngdekraften af en endnu større masse mørk stof. Uden mørkt stof, som er usynlig og kun kan opdages gennem dens tyngdekraft, ville de hurtigt bevægende galakser og den varme gas hurtigt flyve fra hinanden.
Holdet blev tildelt mere end 100 timer på Chandra-teleskopet for at observere galakse klyngen 1E0657-56. Klyngen er også kendt som kugleklyngen, fordi den indeholder en spektakulær kugleformet sky af hundrede millioner grader gas. Røntgenbillede viser, at kugleformen skyldes en vind, der er produceret ved højhastighedskollisionen af en mindre klynge med en større.
Foruden Chandra-observationen blev Hubble-rumteleskopet, Det europæiske sydlige observatoriums meget store teleskop og de Magellan-optiske teleskoper brugt til at bestemme placeringen af massen i klyngerne. Dette blev gjort ved at måle effekten af gravitationslinsering, hvor tyngdekraften fra klyngerne forvrænger lys fra baggrundsgalakser, som forudsagt af Einsteins teori om generel relativitet.
Den varme gas i denne kollision blev bremset af en trækkraft svarende til luftmodstand. I modsætning hertil blev det mørke stof ikke bremset af anslaget, fordi det ikke interagerer direkte med sig selv eller gassen undtagen gennem tyngdekraften. Dette frembragte adskillelsen af den mørke og normale stof set i dataene. Hvis varm gas var den mest massive komponent i klyngerne, som foreslået af alternative gravitationsteorier, ville en sådan adskillelse ikke have været set. I stedet kræves mørkt stof.
”Dette er den type resultat, som fremtidige teorier skal tage højde for,” sagde Sean Carroll, en kosmolog ved University of Chicago, som ikke var involveret i studiet. "Når vi bevæger os fremad for at forstå den sande natur af mørk stof, vil dette nye resultat være umuligt at ignorere."
Dette resultat giver også videnskabsmændene mere tillid til, at den kendte Newton-tyngdekraft på Jorden og i solsystemet også fungerer på de enorme skalaer fra galakse-klynger.
”Vi har lukket dette smuthul omkring tyngdekraften, og vi er kommet tættere på nogensinde at se denne usynlige sag,” sagde Clowe.
Disse resultater offentliggøres i en kommende udgave af The Astrophysical Journal Letters. NASAs Marshall Space Flight Center, Huntsville, Ala., Administrerer Chandra-programmet for agenturets Science Mission Directorate. Smithsonian Astrophysical Observatory kontrollerer videnskab og flyveoperationer fra Chandra X-ray Center, Cambridge, Mass.
Original kilde: Chandra News Release
