W ramach jednego z największych przeglądów kosmicznych teleskopu Jamesa Webba (JWST), COSMOS-Web, odkryto „Pierścień Einsteina” wokół kompaktowej, odległej galaktyki. Okazuje się, że jest to najdalsza odkryta soczewka grawitacyjna, oddalona o kilka miliardów lat świetlnych.
Nowa analiza tej niezwykle masywnej, ale kompaktowej galaktyki z wczesnego wszechświata sugeruje, że ciemna materia może oddziaływać sama ze sobą. Galaktyka, JWST-ER1, która powstała zaledwie 3,4 miliarda lat po Wielkim Wybuchu, została po raz pierwszy zauważona w październiku w obrazach wykonanych przez Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba (JWST). JWST-ER1g znajduje się w rekordowej odległości ponad 17 miliardów lat świetlnych od Ziemi i jest najdalszym przykładem doskonałego „Pierścienia Einsteina” – nieprzerwanego kręgu światła wokół galaktyki, wyniku zginania promieni światła od odległej, niewidocznej galaktyki przez masę zakrzywiającą przestrzeń JWST-ER1.
Kosmiczna miraż nie jest tylko pięknym widokiem z szczęśliwego ustawienia galaktyk; oferuje również fizykom cenną sondę do niezależnych pomiarów masy zawartej w promieniu pierścienia.
Obliczając, jak bardzo JWST-ER1g zakrzywiła przestrzeń wokół siebie, zespół odkrywców oszacował, że galaktyka waży około 650 miliardów mas Słońca, co czyni ją niezwykle gęstą galaktyką jak na swoje rozmiary. Odejmując widoczną masę gwiazdową od całkowitej masy wnioskowanej, fizycy mogą zmierzyć, ile w galaktyce jest ciemnej materii, niewidocznej substancji, która według przypuszczeń stanowi ponad 80% całej materii we wszechświecie.
Pomimo dziesięcioleci obserwacji i stosu pośrednich dowodów, tajemnicza substancja nie została jeszcze wykryta bezpośrednio. W JWST-ER1g zespół odkrywców stwierdził, że ciemna materia wyjaśnia tylko około połowę brakującej masy, a „dodatkowa masa jest potrzebna do wyjaśnienia wyników soczewkowania”, według artykułu odkrywczego opublikowanego jesienią.
W nowym artykule Hai-Bo Yu, profesor fizyki i astronomii na University of California, Riverside (UCR) i współautor badania, oraz jego koledzy sugerują, że niezwykle wysoka gęstość JWST-ER1g może być wyjaśniona przez większą populację gwiazd, niż sądzono dotąd. Jednak mechanizm kurczenia, w którym zwykła materia — substancje tworzące gaz i gwiazdy — „zapada się i kondensuje” w halo ciemnej materii JWST-ER1g, może powodować „większe nagromadzenie masy ciemnej materii w tej samej objętości, skutkując wyższą gęstością”, powiedział w oświadczeniu główny autor badania Demao Kong z UCR.
Halo ciemnej materii, najgęstsze w centrum galaktyki, jest grawitacyjnym klejem, który zapobiega rozpadaniu się obracających się galaktyk. Ponadto, modele uwzględniające pewien typ ciemnej materii, w którym jej cząstki oddziałują same ze sobą, zapewniają „doskonałe dopasowanie do pomiarów JWST-ER1”, zgodnie z nowym badaniem.
Nie wiemy jeszcze, czym tak naprawdę jest ciemna materia. Wskazówki obserwacyjne sugerują, że jest to nowy rodzaj cząstki, którego obecność można wnioskować tylko z jej grawitacyjnych interakcji z zwykłą materią. Ciemna materia może być jednym rodzajem cząstek lub złożoną różnorodnością różnych typów, tak jak w zwykłej materii, które być może działają w obecności dodatkowych, dotąd nieznanych sił wyłącznie dla ciemnej materii.
W grudniu zeszłego roku Yu przeprowadził symulacje formacji struktur zawierających samooddziałającą ciemną materię, które wykazały, że takie samooddziałania mogą wyjaśniać bardzo gęste halo ciemnej materii w niektórych galaktykach, jak również zadziwiająco niskie gęstości w innych, czego nie można wyjaśnić obowiązującą teorią „zimnej ciemnej materii”.
Fizycy mają nadzieję, że JWST rzuci więcej światła na ciemną materię. Teleskop o niespotykanych wcześniej możliwościach podczerwieni pozwala zaglądać dalej w przeszłość niż jakikolwiek inny teleskop, a jego nadchodzące badania galaktyk z bardzo wczesnego wszechświata mogą ujawnić wskazówki na temat cząstek ciemnej materii i ich zachowań, powiedział Yu.
„Spodziewamy się więcej niespodzianek od JWST i wkrótce dowiemy się więcej o ciemnej materii”.
Źródło: Yahoo News
