Kaip ištirti kažką, kas yra nematoma ir neužčiuopiama? Šis klausimas jau ne vieną dešimtmetį sukasi astronomų galvose. Visai neseniai Harvardo ir Smithsono astrofizikos centro mokslininkų grupė atliko detalų tamsosios materijos kosmoso modeliavimą bei gavo stebėtinai įdomius rezultatus.
Kaip ištirti kažką, kas yra nematoma ir neužčiuopiama? Šis klausimas jau ne vieną dešimtmetį sukasi astronomų galvose, rašo „Science Alert“.
Nors skaičiavimai rodo, kad tamsioji materija sudaro net 85 proc. visos Visatos materijos, ji visiškai nesąveikauja su šviesa. Vienintelis būdas ją „pamatyti“ yra per gravitacinį poveikį šviesai ir kitai materijai. Maža to, bet kokios, net moksliškai pažangiausios pastangos tiesiogiai aptikti tamsiąją materiją Žemėje kol kas buvo bevaisės.
Tamsiosios materijos tinklas, sukurtas kompiuteriniu modeliavimu.
Harvardo/Smithsono astrofizikos centro iliustr.
Nepaisant tokių paslaptingų tamsiosios materijos savybių, keletą dalykų apie ją žinome.
Žinome, kad ji yra ne tik tamsi, bet ir šaltas. Dėl to ji yra linkusi „sušokti į gumulus“ ir sudaryti galaktikų spiečių sutraukimo centrus. Ji dažnai suformuoja ir aureoles aplink galaktikas, tokiu būdu sudarant didžiąją dalį galaktikų masės.
Tačiau neatsakytų klausimų apie tamsiąją materiją yra dar daugiau, todėl astronomai neretai kuria įvairius naujus tamsiosios materijos modelius ir tikrina, kaip tiksliai tie modeliai atitinka tikrus Visatos stebėjimo duomenis.
Vienas iš tokių palyginimo būdų – sudėtingi kompiuteriniai modeliavimai.
Štai visai neseniai Harvardo ir Smithsono astrofizikos centro mokslininkų grupė atliko detalų tamsosios materijos kosmoso modeliavimą bei gavo stebėtinai įdomius rezultatus.
Bet kurių tamsiosios materijos modeliavimų tikslumas priklauso nuo prielaidų, kurios taikomos tamsiajai materijai. Šiuo atveju mokslininkai taikė prielaidą, kad tamsiąją materiją sudaro Silpnai sąveikaujančios masyvios dalelės (WIMP, weakly interacting massive particles), kurių masė yra apie 100 kartų didesnė nei protonų.
WIMP yra viena populiariausių teorijų, apibūdinančių tamsiąją materiją. Panašių iš WIMP dalelių sudarytos tamsiosios materijos modeliavimų buvo atlikta ir anksčiau. Tačiau šio modelio išskirtinumas yra itin didelė raiška – tamsiosios materijos veikimas buvo modeliuojamas masteliais, besiskiriančiais net per 30 dydžio eilių.
Šiame modeliavime tamsioji materija sudaro aureoles aplink galaktikas – lygiai taip, kaip astronomai ir stebi realybėje. Tačiau įdomu tai, modelis parodė, jog aureolės susidaro visuose masės masteliuose – nuo mažų, planetinių aureolių iki galaktinių aureolių ir netgi milžiniškų halų, kurie susidaro apie galaktikų spiečius.
Tokių aureolių struktūra yra panaši – jų tankis didžiausias arčiau centro ir mažesnis ties pakraščiais. Faktas, kad tai stebima visų dydžių masteliuose, rodo, jog tai yra akivaizdi tamsiosios materijos savybė.
Mažo mastelio tamsiosios materijos halus nustatyti stebint jų gravitacinį poveikį šviesai yra sudėtinga, tačiau jie gali mums parodyti, kaip tamsioji materija sąveikauja su tamsiąja materija. Viena iš idėjų – kad susidūrus dviem tamsiosios materijos dalelėms išsiskiria gama fotonas.
Kai kurie gama spinduliuotės stebėjimai rodo, kad iš galaktikos centro sklinda gama spindulių perteklius – tikėtina, kad šių spindulių dalinis šaltinis yra tamsioji materija. Konkrečiai šiame modelyje gama spinduliuotė, skleidžiama tamsiosios materijos dalelių, sklistų ir iš mažesnių aureolių.
Kadangi nuo halo dydžio priklausytų ir to halo skleidžiamų gama spindulių energija šis modelis labai specifiškai prognozuoja, kokį gama spindulių perteklių turėtume matyti ir Paukščių tako galaktikoje, ir atsklindant iš kitų galaktikų.
Tamsioji materija vis dar yra viena iš didžiausių neišpsręstų šiuolaikinės astronomijos mįslių. Ir kol mokslininkai nesugeba jos aptikti tiesioginėmis stebėjimo priemonėmis, bene galingiausias jų analizės įrankis yra kompiuteriniai modeliavimai.
