Jak szybko ciemna materia okrąża Ziemię? Określenie jego prędkości ma ważne implikacje dla współczesnych badań astrofizycznych. Po raz pierwszy naukowcy byli w stanie zbliżyć się do rozwiązania problemu, patrząc na najstarsze gwiazdy galaktyki.
Stare gwiazdy działają jako widoczne prędkościomierze dla niewidzialnej ciemnej materii, określające rozkład prędkości w pobliżu Ziemi. Ciemna materia nie jest widoczna, ponieważ nie emituje światła, więc musisz zwrócić się do innych obiektów, aby ją zbadać.
Aby określić, kiedy gwiazdy zachowują się jak niewidzialne i niewykrywalne cząstki ciemnej materii, naukowcy wykorzystali symulacje komputerowe. Hipoteza była taka, że istnieją pewne podzbiory gwiazd, które z jakiegoś powodu odpowiadają ruchom ciemnej materii.
Aby przetestować ten pomysł, musieliśmy stworzyć ogromną liczbę wykresów i porównać różne właściwości ciemnej materii z właściwościami różnych podzbiorów gwiazd. Przełom nastąpił podczas porównywania pierwszej kategorii z inną ilością metaliczności obiektów. Okazuje się, że krzywa ciemnej materii jest doskonale połączona z gwiazdami z najmniejszą ilością metali ciężkich.
Metaliczność może służyć jako znak gwiazdy, ponieważ metale i inne ciężkie pierwiastki powstają w wyniku fuzji supernowych i gwiazd neutronowych. Małe galaktyki połączone z Drogą Mleczną zazwyczaj mają stosunkowo mniejszą liczbę tych ciężkich pierwiastków.
Dlaczego to ważne?
Próbują znaleźć ciemną materię od 2009 roku. W tym celu na dużej głębokości położono bardzo gęsty materiał (często ksenon) i czekał, aż ciemna materia przecieka przez planetę, aby naprawić kontakt. Ale to trudny proces. Jeśli cząstka ciemnej materii jest mniej masywna niż jądro, to ta druga nie poruszy się zbytnio podczas zderzenia, co oznacza, że nie zauważymy wyniku.
Dlatego ograniczenie prędkości ciemnej materii jest ważne. Jeśli jego cząstki są powolne i lekkie, wówczas będą miały wystarczającą energię kinetyczną do przemieszczenia jąder substancji. Ale jeśli prędkość jest wyższa, to powrót będzie większy.
Dlatego w nowym badaniu postanowiono wykorzystać szybkość, która pomoże zrozumieć, dlaczego eksperymenty z bezpośrednim wykrywaniem nie przyniosły jeszcze rezultatów. Naukowcy czekają na nowe informacje z teleskopu Gaia ESA, który ogląda Drogę Mleczną od 2014 roku. Do tej pory wydali tylko informacje o małym podzbiorze gwiazd, ale pełny zestaw będzie zawierał informacje o miliardie obiektów.
