Cu ajutorul efectului de lentilă gravitaţională exercitat de filamentele de materie dintre grupările de galaxii s-a reuşit radiografierea materiei întunecate, mai exact vizualizarea "scheletului" acestei misterioase forme de materie şi confirmarea existenţei sale.
O aplicaţie superbă a teoriei relativităţii generale a lui Einstein: radiografia materiei întunecate
La ora actuală ştim că cea mai mare parte a materiei din Univers este "întunecată" şi constituie aşa-zisa faţă invizibilă a Universului. Materia "ordinară", vizibilă, reprezentată de exemplu de stele, planete, gaz, praf interstelar, este doar circa a cincea parte din totalul de materie din Univers. Restul, aproximativ 80%, este reprezentat de o formă de materie care are doar efecte gravitaţionale – aşa a fost descoperită – la nivel de galaxii sau roi de galaxii, dar nu ştim din ce ar putea fi alcătuită. Această formă de materie nu emite lumină, motiv pentru care a căpătat numele de "materie întunecată" (dark matter).
Nu ştim încă din ce este alcătuită această materie. Ar putea să fie compusă din particule pe care încă nu le cunoaştem, dar s-ar putea să le descoperim în curând la acceleratorul de la Geneva. Este vorba despre particulele supersimetrice. Există însă şi teorii care spun că această materie...nu există. Iată că un nou studiu a dus la fotografierea scheletului acestei materii întunecate, aducând noi dovezi în favoarea existenţei sale.
Astronomii de la University of Michigan, USA, conduşi de Jorg Dietrich, au publicat recent un articol în prestigioasa revista "Nature" în care arată care este "scheletul" materiei întunecate în filamentele de materie care leagă grupările de galaxii. Calculele teoretice demonstraseră mai demult că galaxiile se adună în grupuri foarte mari unite între ele prin filamente în care se găsesc alte galaxii şi că ceea ce le ţine împreună este materia întunecată. Lipsea însă o dovadă experimentală.
Echipa lui Dietrich a efectuat măsurători cu ajutorul telescopului japonez Subaru şi, în domeniul razelor X (fotoni cu energii mult mai mari decât cei din domeniul vizibil), cu telescopul spaţial XMM-Newton. În urma acestor măsurători cercetătorii au reuşit să stabilească cum materia întunecată se distribuie în filamentele care leagă grupările de galaxii.
Un studiu efectuat pe roiurile de galaxii Abell 222 şi Abell 223 a scos la iveală faptul că acestea sunt conectate prin intermediul unui filament de materie întunecată. Ceea ce se vede în imaginea de mai sus corespunde unei regiuni a cerului nopţii cu o suprafaţă dublă faţă de cea a Lunii, aşa cum o vedem de pe Terra.
credit imagine: Jörg Dietrich, University of Michigan/University Observatory Munich.
Au fost studiate în detaliu grupările de galaxii Abell 222 şi 223. S-a studiat efectul de lentilă gravitaţională, care face ca traiectoria luminii ce provine de la o sursă îndepărtată să fie deviată de materia pe lângă care trece, ţinând cont de efectele relativităţii generale.
Dietrich şi colegii acestuia au reuşit să calculeze distribuţia de materie în filamentele ce unesc cele două grupări de galaxii din observaţiile pe care le-au efectuat asupra deformării luminii care provenea de la galaxii îndepărtate.
Este un rezultat de excepţie, căci mulţi astronomi credeau că o astfel de măsurătoare nu este posibilă, întrucât intensitatea luminii măsurate era foarte mică şi efectul la limita observabilă. Calitatea telescoapelor folosite, precum şi folosirea grupărilor de galaxii cu mase foarte mari, care amplificau efectul de lentilă gravitaţională, a permis grupului de astronomi să obţină acest rezultat remarcabil.
Din observaţia devierii luminii şi a razelor X ce proveneau de la zeci de mii de galaxii situate dincolo de Abell 222 şi 223 cercetătorii au reuşit să stabilească că circa 90% din materia grupărilor de galaxii studiate este "întunecată".
Nu ne rămâne decât să descoperim din ce este făcută! Cercetătorii "vânează" la ora actuală materia întunecată atât la acceleratoare (în special la Geneva), cât şi în experimente subterane, cum ar fi laboratorul italian de sub muntele de la Gran Sasso, sau instalate pe sateliţi. Dacă această materie este alcătuită din particule, mai devreme sau mai târziu le vom descoperi. O metodă indirectă care ne-ar putea pune pe urmele materiei întunecate ar putea fi chiar... bosonul Higgs: dacă la Geneva vor fi descoperiţi mai mulţi bosoni Higgs (deci nu doar unul singur) acesta este un semnal clar al existenţei unor particule care aşteaptă încă să fie descoperite, cum ar fi particulele supersimetrice.
