Veličina galaksije i tamna materija

Prsten tamne materije (Credit: Image courtesy of Andalucía Innova)

Proučavajući kretanje jata galaksija na Kalifornijskom institutu za tehnologije 1934. godine Švajcarski astrofizičar Fric Zvicki je primetio da je njihova masa prema njegovim posmatranjima oko 400 puta manja od one potrebne da bi se galaksije kretale onom brzinom kojom se inače kreću. Ovaj jako „težak“ problem Fric je rešio pretpostavljajući postojanje posebnog oblika materije danas poznatog kao tamna materija.

Danas se pretpostavlja (zna) da tamna materija čini 23 % ukupne mase svemira ( 4% čini nama vidljiva materija a ostatak je još čudnija tamna energija) kao i da bi otkrivanje same prirode tamne materije bio jedan od najvećih uspeha moderne fizike i kosmologije jer je postojanje tamne materije najbitniji element održanja teorije velikog praska koja koja kaže da postoji mnogo glaksije koje čini samo tamna materija koje još uvek nisu detektovane kao i da je tamna materija imala veliku ulogu u evoluciji kosmosa. Za sada postoje pretpostavke o sastavu tamne materije prema kojima se ona ne sastoji od čestica standardnog modela elementarne fizike (elektroni, protoni, neutroni…) već se kao mogućnosti navode aksioni[1] , sterilni neutrini[2] i WIMP[3] (Weakly Interacting Massive Particles).

Iako još uvek nije otkrivena priroda tamne materije polovinom prošle godine astronomi odeljenja za teoretsku fiziku i kosmos univerziteta u Granadi predvođeni Eduardom Batanerom u saradnji sa odeljenjem za primenjenu matematiku uspeli su da utvrde raspored tamne materije i u galaksiji. Oni su na osnovu funkcije gustine tamne materije uslpeli da opišu promenu njene koncentracije u galaksiji. Time je praktično omogućeno da se pomoću jednačina i funkcija opišu karakteristika tamne materije i dobiju mnogo pouzdaniji rezultati koji su do skoro bili utemeljeni na simulacijama. Najbitnija stvar koja se postiže ovom metodom je bolje razumevanje veličine galaksije kroz razvijanje funkcije gustine kojom opisuje kako se menja raspodela tamne materije od centra galaksije. Naime , kada se univerzum posmatra kroz tamnu mateiju on je mnogo veći nego aso se posmatra kroz vidljivu materiju a gustina tamne materije je maksimalna u centru i postepeno opada sa udaljavanjem od njega.

Ovo istraživanje je bitno jer uvodi sasvim novo poglavlje u proučavanje galaktičke dinamike i naravno tamne materije. Profesor Bataner kaže da ovi rezultati ne mogu da otkriju pravu prirodu tamne materije ali da omogućavaju definisanje njenog ponašanja kao i da sa sadašnjim informacijama mogu da odrede neke osnovne parametre kao na primer temperaturu.

Dalji tok istraživanja se svodi na primenjivanje znanja dinamike galaksija kroz matematičko modeliranje odnosno definisanja deskriptivnoh funkcija koje predstavlljaju osnovu dinamike tamne materije.

Izvor: ScienceDaily

[1] čestice čije je postojanje pretpostavljeno 1977. godine a dokazano tek 2005
[2] Takođe čestice čije je postojanje predpostavljeno i ne spadaju u standardni model teorije elementarnih čestica.
[3] Njihovo postojanje je predpostavljeno isključivo zbog problema tamne materije, inače su same sebi antičestice.