„Toto je nejenergičtější kosmická událost, kromě Velkého třesku, o které víme,“ řekl Maxim Markevitch (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge, Massachusetts).
Tato pozorování poskytují doposud nejpřesvědčivější důkaz, že většina hmoty ve vesmíru je temná. Navzdory tomuto svědectví o existenci temné hmoty, někteří vědci stále navrhují alternativní teorii gravitačního pole, podle které je gravitace v mezigalaktických měřítcích mnohem silnější než předpovídal Newton a Einstein a proto nepotřebují temnou hmotu. Nicméně takové teorie nemohou vysvětlit pozorované efekty u pozorované srážky.
Animace snímků 1E 0657-56 rentgenových, optických a pomocí gravitační čočky
„Vesmír, který ovládá temná hmota, vypadá absurdně a tak jsme chtěli otestovat, jestli v našich úvahách není nějaká základní trhlinka,“ řekl Doug Clowe (University of Arizona, Tucson), vedoucí výzkumu. „Naše výsledky jsou přímým důkazem, že temná hmota existuje.“
V kupách galaxií je normální hmota především ve formě horkého plynu a hvězd. Normální hmotou rozumíme atomy, které tvoří hvězdy, planety a všechno na Zemi. Horkého plynu mezi galaxiemi je navíc mnohem víc než hvězd v celé galaxii. Tato normální hmota je dohromady vázána gravitací. Bez temné hmoty, která je neviditelná a může být odhalena pouze díky své gravitaci, by se rychle pohybující galaxie a horký plyn rychle oddělily.
Týmu bylo přiděleno více než 100 hodin pozorovacího času na Chandře ke sledování kupy galaxií 1E0657-56. Kupu tvoří nápadný oblak žhavého plynu, ve tvaru „střely“ (bullet), o teplotě stovky miliónů stupňů, proto je také nazývána „Bullet Cluster“. Rentgenový snímek ukazuje „střelu“, kterou zformoval mezigalaktický vítr, vzniklý velmi rychlou srážkou menší kupy s větší.
Kromě Chandry byly použity pro pozorování HST, VLT (ESO, Cerro Paranal, Chille) a optický dalekohled Magellan (Magellan optical telescopes, Las Campanas, Chille). Úkolem bylo určit rozložení hmoty v kupách. Zjišťovalo se to pomocí efektu gravitační čočky, kde gravitace kup galaxií zakřivuje světlo, přicházející z galaxií, které leží v pozadí. Tak, jak to předpověděla Einsteinova obecná teorie relativity.
Horký plyn v každé z kup byl během srážky zpomalen silou odporu prostředí podobnému odporu vzduchu. Naopak temná hmota nebyla srážkou zpomalena, protože mezi sebou a s plynem interaguje pouze gravitačně. To vyvolalo oddělení temné a normální hmoty, které astronomové pozorovali. Pokud by byl horký plyn nejhmotnější složkou v kupách, jak navrhuje alternativní teorie gravitace, pak by takové oddělení nebylo viditelné. K tomu je právě nutná temná hmota.
„Jde o takový typ výsledku, který budoucí teorie musí vzít v úvahu,“ řekl Sean Carroll, kosmolog (University of Chicago), který se na výzkumu nepodílel. „Jakmile se hneme kupředu v chápání pravé povahy temné hmoty, nebude možné tento nový výsledek ignorovat."
Objev také dává vědcům větší jistotu, že Newtonova gravitace, známá na Zemi a ve sluneční soustavě, také funguje na obrovské škále kup galaxií.
"Zavřeli jsme zadní vrátka gravitaci a dostali jsme se mnohem blíž než kdykoliv předtím k možnosti vidět tuto neviditelnou hmotu,“ řekl Clowe.
Animace (MPEG):
Výsledky byly publikovány v Astrophysical Journal.
Animace srážky kup galaxií.
Credit: NASA/CXC/M.Weiss
Poznámky:
Snímky kupy galaxií 1E 0657-56 („Bullet Cluster“) - rentgenový, optický a pomocí gravitační čočky a kombinace těchto snímků do jednoho obrázku.
Optický snímek (ve viditelném světle) z Magellanu a HST ukazuje galaxii oranžovou a bílou.
Rentgenový snímek (X-ray) z Chandry ukazuje horký plyn v kupě růžový.
Snímek pomocí gravitační čočky (Lensing Map) ukazuje hmotu kupy galaxií modře. Efekt gravitační čočky způsobuje především temná hmota a poskytuje důkaz, že většina hmoty ve vesmíru je temná.
Credit: X-ray: NASA/CXC/CfA/M.Markevitch et al.; Optical: NASA/STScI; Magellan/U.Arizona/D.Clowe et al.; Lensing Map: NASA/STScI; ESO WFI; Magellan/U.Arizona/D.Clowe et al.
Zdroj:
https://chandra.harvard.edu/press/06_releases/press_082106.html