Μια σύγκρουση μεταξύ γαλαξιακών σμηνών δίνει άλλη μια ένδειξη για την σκοτεινή ύλη

Πηγή: Chandra, 28 Αυγούστου 2008

Άλλη μια ισχυρή σύγκρουση μεταξύ γαλαξιακών σμηνών έχει συλληφθεί από το Παρατηρητήριο Ακτίνων-Χ Chandra και το τηλεσκόπιο Hubble. Όπως και στο διάσημο Bullet Cluster που παρατηρήθηκε το 2006, αυτή η σύγκρουση μεταξύ των σμηνών μας προσφέρει εντυπωσιακές αποδείξεις για την σκοτεινή ύλη και τις ιδιότητές της. Οι παρατηρήσεις του σμήνους MACS J0025.4-1222 δείχνουν ότι μια τιτάνια σύγκρουση έχει διαχωρίσει την σκοτεινή από την συνηθισμένη ύλη. Επίσης, μας προσφέρουν άλλη μια ανεξάρτητη επιβεβαίωση για αυτό που παρατηρήθηκε πριν στο Bullet Cluster. Τα νέα αποτελέσματα δείχνουν ότι το Bullet Cluster δεν ήταν μια ξεχωριστή, ανώμαλη, περίπτωση.   

Σαν το διάσημο Bullet Cluster και το σμήνος MACS J0025.4-1222, που πρόσφατα μελετήθηκε, δείχνει έναν σαφή διαχωρισμό μεταξύ της απλής (κόκκινο χρώμα στη μέση) και της σκοτεινής ύλης (με το μπλε χρώμα). Μας βοηθά έτσι στο να απαντήσουμε σε ένα κρίσιμο ερώτημα για το αν η σκοτεινή ύλη αλληλεπιδρά με τον εαυτό της με τρόπο διαφορετικό από ό,τι μέσω της βαρυτικής δύναμης. Εικόνα που τραβήχτηκε με τη βοήθεια ακτίνων-Χ από το Chandra

Ακριβώς όπως και το σμήνος των γαλαξιών Bullet, έτσι και το MAC J0025 σχηματίστηκε μετά από μια εξαιρετικά ενεργητική σύγκρουση μεταξύ δύο μεγάλων σμηνών σχεδόν στο επίπεδο του ουρανού. Κατά κάποιο τρόπο, το MAC J0025 μπορεί να θεωρηθεί ως ένας προπομπός του Bullet Cluster. Απέχει 5,7 δισεκατομμύρια έτη φωτός, και έτσι οι αστρονόμοι είναι μάρτυρες μιας σύγκρουσης που συνέβη πολύ καιρό πριν την σύγκρουση στο Bullet Cluster.

Αριστερά: Τα δύο γαλαξιακά σμήνη που συγκρούστηκαν για να δώσουν ένα νέο σμήνος γαλαξιών, το MACS J0025.4-1222. Οι λευκές και κίτρινες κουκίδες είναι οι γαλαξίες των σμηνών, ενώ με το κόκκινο χρώμα απεικονίζεται το διαγαλαξιακό αέριο. Επειδή η θερμοκρασία του αερίου φτάνει τους 100 εκατομμύρια βαθμούς μόνο με τις ακτίνες-Χ μπορούμε να παρατηρήσουμε το σμήνος. Παρατηρείστε τη σύγκρουση των δύο σμηνών Εδώ

Με τις οπτικές εικόνες από το Hubble, η ομάδα ήταν σε θέση να συμπεράνει την κατανομή της συνολικής μάζας - σκοτεινή και απλή ύλη - χρησιμοποιώντας τον βαρυτικό εστιασμό. Τα δεδομένα του Chandra επέτρεψαν στους αστρονόμους να χαρτογραφήσουν την ακριβή θέση της συνηθισμένης ύλης και, κυρίως υπό τη μορφή θερμού αερίου, το οποίο λάμπει έντονα σε ακτίνες Χ.

Μια σημαντική διαφορά μεταξύ του Bullet Cluster και του νέου συστήματος είναι ότι το MAC J0025 δεν περιέχει "bullet". Αυτό το χαρακτηριστικό (το bullet δηλαδή) είναι ένας πυκνός πυρήνας από αέριο, λαμπρό σε ακτίνες-Χ, που μπορεί να τα δει κάποιος να διακινούνται μέσα στο Bullet Cluster. Ωστόσο, το ποσό της ενέργειας που εμπλέκεται σε αυτή την κολοσσιαία σύγκρουση είναι σχεδόν το ίδιο ακραία όπως αυτή που διαπιστώθηκε και στο Bullet Cluster.

Τα δύο σμήνη των γαλαξιών, που σχημάτισαν το MAC J0025 (το καθένα έχει σχεδόν ένα εκατομμύριο δισεκατομμύρια φορές τη μάζα του Ήλιου), συγχωνεύθηκαν με ταχύτητες περίπου 15 εκατομμύρια χιλιόμετρα την ώρα, το δε θερμό αέριο σε κάθε σμήνος συγκρούστηκε με το θερμό αέριο του άλλου και με αποτέλεσμα να επιβραδυνθεί, όμως η σκοτεινή ύλη δεν επιβραδύνθηκε με αποτέλεσμα να διέλθει χωρίς καθυστέρηση. Η ορατή ύλη δημιούργησε ένα είδος κυκλοφοριακής συμφόρησης στο μέσον, ενώ η σκοτεινή ύλη πέρασε χωρίς κανένα πρόβλημα. 

Έτσι ο διαχωρισμός μεταξύ των δύο υλικών (απλή και σκοτεινή ύλη) που παρουσιάζονται στην πάνω εικόνα σε ροζ και μπλε χρώμα, ως εκ τούτου παρέχει άμεσα αποδεικτικά στοιχεία για την παρουσία της σκοτεινής ύλης, και στηρίζει την άποψη ότι τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης αλληλεπιδρούν μεταξύ τους πολύ ασθενώς ή και καθόλου, πέρα από την έλξη της βαρύτητας.