_ Știri de la „El Gordo”: Studiul sugerează că materia întunecată poate avea, până la urmă, proprietăți de coliziune

Spre deosebire de ceea ce este stabilit de modelul standard, materia întunecată poate fi într-adevăr auto-interacționând. Aceasta a fost concluzia unei cercetări publicate în Astronomy & Astrophysics și condusă de Riccardo Valdarnini de la grupul de Astrofizică și Cosmologie al SISSA. Folosind simulări numerice, studiul a analizat ce se întâmplă în interiorul „El Gordo” (literal „The Fat One” în spaniolă), o fuziune uriașă de clustere aflată la șapte miliarde de ani lumină distanță de noi.

Calculele au indicat că în acest caz. gruparea separației fizice observate între punctele de densitate maximă ale materiei întunecate și cele ale celorlalte componente de masă poate fi explicată folosind așa-numitul model SIDM (Self-Interacting dark matter), spre deosebire de cel standard. Această cercetare aduce o contribuție importantă în favoarea modelului SIDM, conform căruia particulele de materie neagră schimbă energie prin ciocniri, cu repercusiuni astrofizice interesante.

„Conform modelului cosmologic standard acceptat în prezent, actualul barionic densitatea materiei din univers poate reprezenta doar 10% din conținutul său total de materie. Restul de 90% este sub formă de materie întunecată”, explică Valdarnini, autorul cercetării.

„Se crede în general. că această materie nu este barionică și este formată din particule reci, fără coliziune, care răspund doar la gravitație ”, spune cercetătorul. „Pentru a răspunde la aceste întrebări, mai mulți autori sugerează un model alternativ, numit SIDM.”

Demonstrarea proprietăților de coliziune ale materiei întunecate și, mai general, a unor teorii alternative la modelul cosmologic standard, este foarte complicată. El explică: „Există, totuși, laboratoare unice care se pot dovedi foarte utile în acest scop, la mulți ani lumină distanță de noi. Acestea sunt grupurile masive de galaxii, structuri cosmice gigantice care, la ciocnire, determină cele mai energice evenimente de la Marea. Bang.

„Cu o masă de aproximativ 1015 mase solare, El Gordo este unul dintre cele mai mari grupuri de galaxii pe care le cunoaștem. Datorită particularităților sale, El Gordo a făcut obiectul a numeroase studii, atât teoretice, cât și observaționale.”

Conform paradigmei standard, în timpul fuziunii cluster, comportamentul componentei masei gazului de coliziune va diferi de cel dintre celelalte două componente — galaxiile și materia întunecată, în acest scenariu, gazul va disipa o parte din energia sa inițială.

„De aceea, după ciocnire, vârful densității masei gazului va rămâne în urmă. cele ale materiei întunecate și ale galaxiilor”, explică Valdarnini. Cu modelul SIDM, totuși, ar trebui observat un fenomen deosebit, și anume separarea fizică a centroizilor materiei întunecate – punctele sale de densitate maximă – de cele ale altor componente de masă cu particularități care reprezintă o adevărat „Semnătura modelelor SIDM”. Conform observațiilor, aceasta este exact ceea ce se întâmplă în „El Gordo”.

„Să începem cu observații”, explică Valdarnini, respectiv, el Gordo este format din două subclustere masive denumite nord-vest (NV) și sud-est (SE). Imaginea cu raze X a clusterului „El Gordo” arată un singur vârf de emisie de raze X în subclusterul SE și două cozi slabe alungite dincolo de vârful de raze X. O caracteristică demnă de remarcat este locația de vârf a diferitelor componente de masă.

Spre deosebire de ceea ce poate fi văzut în Bullet Cluster, un alt exemplu important de ciocnire, vârful razelor X precede vârful materiei întunecate din SE. Mai mult decât atât, cel mai luminos Cluster Galaxy (BCG) nu numai că urmărește vârful de raze X, dar pare să fie și compensat spațial de centroidul de masă SE. Un alt aspect notabil poate fi observat în clusterul NV, unde vârful densității numărului de galaxii este compensat spațial de vârful de masă corespunzător.

Pentru a explica descoperirile sale și a valida modelele SIDM, Valdarnini a folosit un set mare. de așa-numitele simulări N-corp/hidrodinamice. Astfel, el a efectuat un studiu sistematic care vizează reproducerea trăsăturilor observaționale ale „El Gordo”.

„Cel mai semnificativ rezultat al acestui studiu de simulare este că separările relative observate între diferiții centroizi de masă ale ” Clusterul lui El Gordo este explicat în mod natural dacă materia întunecată interacționează automat”, afirmă Valdarnini.

„Din acest motiv, aceste descoperiri oferă o semnătură fără ambiguitate a unui comportament al materiei întunecate care prezintă proprietăți de coliziune într-un Ciocnirea clusterelor cu deplasare înaltă către roșu există, totuși, inconsecvențe, deoarece valorile secțiunii transversale SIDM obținute din aceste simulări sunt mai mari decât limitele superioare actuale, care sunt de ordinul unității la scara clusterului.

„Acest lucru sugerează. că modelele SIDM actuale ar trebui considerate doar o aproximare de ordin inferioară și că procesele fizice care stau la baza care descriu interacțiunea materiei întunecate în fuziunile de clustere majore sunt mai complexe decât poate fi reprezentat în mod adecvat de abordarea asumată în mod obișnuit bazată pe împrăștierea particule de materie întunecată.

„Studiul oferă un argument convingător pentru posibilitatea de auto-interacțiune a materiei întunecate între grupurile care se ciocnesc ca alternativă la paradigma standard a materiei întunecate fără coliziune.”

(Fluierul)