Ciemna materia jest notorycznie antyspołeczna, niechętnie wchodzi w interakcje ze światłem i „normalną” materią, co sprawia, że jest praktycznie niewidoczna. Jednak naukowcy nie są pewni, czy ciemna materia oddziałuje ze sobą. Jeśli cząstki ciemnej materii zderzają się i mogą nawet się anihilować, nowe badania sugerują, że gromady galaktyk mogą być naturalnymi zderzaczami ciemnej materii. Ta metoda wykrywania ciemnej materii opierałaby się na spotkaniu i zderzeniu dwóch takich ogromnych grup galaktyk.
Ponieważ gromady galaktyk są pełne ciemnej materii, astronomowie mogą badać te kosmiczne miejsca zderzeń, aby dostrzec możliwe oznaki interakcji ciemnej materii ze sobą. Chociaż taki trop nie powiedziałby nam dokładnie, z jakich cząstek składa się ciemna materia, pomógłby wyeliminować modele ciemnej materii, które nie dopuszczają samointerakcji, przybliżając badaczy do prawdziwego kandydata na ciemną materię.
Gromady galaktyk są zdominowane przez ciemną materię. Osiemdziesiąt do 90% ich masy stanowi ciemna materia, a im masywniejszy jest obiekt, tym szybciej poruszają się jego cząstki ciemnej materii. Badając te zderzenia, można by przyjrzeć się bardzo wysokoenergetycznym kolizjom. Ciemna materia, mimo że stanowi ponad 80% materialnego wszechświata i zapewnia grawitacyjne oddziaływanie, które dosłownie zapobiega rozpadaniu się galaktyk, jest efektywnie niewidoczna, ponieważ nie oddziałuje ze światłem.
Te antyspołeczne właściwości sprawiły, że naukowcy zdali sobie sprawę, iż ciemna materia nie może być zbudowana z atomów składających się z elektronów, protonów i neutronów, które wchodzą w interakcje ze światłem i ze sobą nawzajem. To skłoniło do poszukiwania cząstki kandydującej na ciemną materię. Kandydatami na cząstki ciemnej materii są m.in. hipotetyczne „Słabo Oddziałujące Masowe Cząstki” (WIMPS), „Masowe Kompaktowe Obiekty Halo” (MACHOs), drobne, niemal bezmasowe cząstki zwane aksjonami lub neutrino sterylnymi, a nawet małe czarne dziury pozostałe po Wielkim Wybuchu, zwane pierwotnymi czarnymi dziurami.
Problem polega na tym, że żaden z tych kandydatów nie został dotychczas wykryty i pozostaje hipotetyczny. Ciemna materia nie może być badana w akceleratorze cząstek na Ziemi, takim jak Wielki Zderzacz Hadronów (LHC), ponieważ nie oddziałuje ze światłem ani z normalną materią w sposób umożliwiający jej bezpośrednie wykrycie.
Jedynym sposobem na wywnioskowanie obecności ciemnej materii jest jedyna interakcja, w której zdaje się uczestniczyć – ma masę, a zatem zakrzywia czasoprzestrzeń, co nadaje jej wpływ grawitacyjny. Dzięki temu wpływowi można obserwować ruch materii i światła, co pozwala wykrywać obecność ciemnej materii. Właśnie w ten sposób wiemy, że galaktyki są otoczone ogromnymi halo ciemnej materii, a także że ciemna materia występuje w dużych ilościach w pobliżu ich jąder.
Naukowcy sugerują zaniechanie akceleratorów cząstek wytwarzanych przez człowieka na rzecz naturalnych. Uważają, że jeśli gromady galaktyk i przenoszona przez nie ciemna materia zderzą się z wystarczającą siłą, mogą wystąpić wykrywalne interakcje ciemnej materii – o ile ciemna materia faktycznie oddziałuje sama ze sobą. Te interakcje mogą być tak proste, jak cząstki ciemnej materii zderzające się i odbijające od siebie nawzajem, lub mogą prowadzić do wzajemnej anihilacji i błysku energii.
Aby przetestować tę teorię, zespół stworzył symulacje zderzeń gromad galaktyk na komputerach, które mogą badać kolizje na poziomie cząstka-cząstka. Wykorzystując te symulacje i inne podobne, naukowcy mogą opracować plan obserwacji rzeczywistych kolizji ciemnej materii. Następnie badacze mogliby zebrać wskazówki, które pomogłyby określić niektóre z podstawowych cech hipotetycznej cząstki ciemnej materii, co zawęziłoby listę podejrzanych.
Jeśli można zmierzyć jakąś samointerakcję ciemnej materii lub ustalić jej górny limit, można wykluczyć lub uwzględnić klasy cząstek, które mogą stanowić ciemną materię. Jeśli zmierzy się samointerakcję, można dopuścić kolejną klasę cząstek i teorii.
Źródło: Yahoo News
