O echipă internațională de cercetători a realizat o hartă a materiei întunecate din universul local, folosind un model matematic pentru a deduce locația acesteia pornind de la influența sa gravitațională asupra galaxiilor (punctele negre). Aceste hărți de densitate reproduc trăsături cunoscute, proeminente ale universului (roșu) și dezvăluie, de asemenea, filamente (galben) care acționează ca punți ascunse între galaxii. X-ul indică galaxia noastră, Calea Lactee, iar săgețile indică dinamica universului local generată de gravitație.
Credit: Hong et. al., Astrophysical Journal
În univers există mult mai multă materie întunecată decât materie obișnuită. Cum este distribuită această materie întunecată? Folosind inteligența artificială, noi studii arată că galaxiile sunt legate între ele de filamente de materie întunecată care vor determina soartă universului.
Universul întunecat
Din ce este compus Universul? Materie și energie. Materia, la rândul ei, se pare că este alcătuită din două tipuri de materie: una, materia „obișnuită”, cea pe care o vedem și o putem studia, este compusă din particule care dau naștere atomilor, moleculelor, stelelor, planetelor, gazului și prafului interstelar; cealaltă formă de materie, numită materie întunecată, nu știm deocamdată din ce este compusă.
Această materie întunecată ar exercită însă atracție gravitațională asupra materiei obișnuite – așa a fost și descoperită. Stelele și galaxiile se mișcă în univers și dau naștere structurilor cosmice, în urma atracției gravitaționale exercitate atât de materia vizibilă, cât și, mai ales, de materia întunecată, întrucât aceasta din urmă ar fi de 5 ori mai multă în univers decât cea normală. Pe lângă materia întunecată ar mai exista și energia întunecată, care face ca universul să aibă o expansiune accelerată.
Efectele materiei întunecate
Cum spuneam, nu știm încă din ce este alcătuită materia întunecată; se crede că ar fi compusă din particule care nu fac parte din familia celor cunoscute, adică cele din modelul standard al fizicii particulelor elementare. O parte (mică, dar nu asta este important) a comunității științifice încearcă încă să explice structura universului fără să fie nevoie de materia întunecată, însă aceste explicații până în prezent nu sunt convingătoare. Dacă există, materia întunecată are un rol extrem de important în evoluția universului. Modul în care s-au format galaxiile și evoluția acestora depinde mult de distribuția materiei întunecate, întrucât gravitația generată de aceasta dă forma universului.
Studiul materiei vizibile, a galaxiilor și a modului în care sunt distribuite acestea în univers ne dă informații în mod indirect despre materia întunecată și se speră să ne ajute să înțelegem mai bine caracteristicile acesteia.
Filamente de materie întunecată
În acest context simulările pe calculator ale evoluției galaxiilor și ale modului în care sunt distribuite acestea în univers sunt extrem de utile. În simulări se poate modifica distribuția materiei întunecate și rezultatele pot fi în final comparate cu ceea ce observăm – distribuția galaxiilor în univers.
Un astfel de studiu în care au fost folosite noi metode de învățare automată (eng. machine learning) a simulat un grup de 17.000 de galaxii din vecinătatea galaxiei noastre – adică dintr-o regiune care se extinde pe o rază de circa 200 megaparseci. Această regiune include așa-numitul cluster Virgo.
Simulările pe calculator comparate cu distribuția reală a galaxiilor arată că ar trebui să existe filamente fine de materie întunecată între galaxii, care nu au fost descoperite până în prezent. Rezultatele studiului au fost publicate recent în revista The Astrophysical Journal.
Harta de mai sus, segmentată
Prezența acestor filamente ar putea determină modul în care vor evolua galaxia noastră și Andromeda – care ar urma să se ciocnească în câteva miliarde de ani (vezi aici o simulare computerizată a acestei coliziuni).
Noi studii
Pentru a înțelege și mai bine distribuția materiei întunecate și existența acestor filamente între galaxii este nevoie de noi observații astronomice – care să măsoare inclusiv galaxiile foarte mici. Un astfel de studiu va fi efectuat de exemplu cu ajutorul James Webb Telescope, care va avea capacitatea de a observa atât galaxii foarte mici, cât și galaxii foarte îndepărtate. Pânză de păianjen a materiei întunecate va fi cunoscută din ce în ce mai bine.
Citește și:
→ Evoluția universului, pas cu pas, de la naștere până la 500 de milioane de ani
→ Universul este în ultima sa eră, a energiei întunecate
→ Formarea și evoluția structurii universului. (1) Galaxiile
→ Formarea și evoluția structurii universului. (2) Roiurile de galaxii, vidurile și filamentele galactice
→ Formarea și evoluția structurii universului. (3) Istoria evoluției universului, pe scurt
