Se små klumper av mørk materie i det virtuelle universet

Studie medforfatter Carlos Frenk, en Ogden-professor i grunnleggende fysikk ved Institute for Computational

kosmologi Durham University,Storbritannia, sa: "Ved å zoome inn på disse relativt små mørk materie-haloene, kan vi beregne mengden stråling som forventes fra forskjellige kilder. Mye av denne strålingen vil bli sendt ut av mørk materie-haloer som er for små til å inneholde stjerner, og fremtidige gammastråleobservatorier kan oppdage disse utslippene, noe som gjør disse små objektene individuelt eller samlet "synlige". Dette vil bekrefte hypotesen om naturen til mørk materie, som kanskje ikke er helt mørk."

Det meste av saken i universet er mørkt (forunntatt gammastråling, som de avgir under eksepsjonelle omstendigheter) og er helt annerledes enn stoffet som stjerner, planeter og til og med mennesker er laget av.

Universet er omtrent 27% mørktmaterie, og resten består hovedsakelig av den like mystiske mørke energien. Vanlig materie som planeter og stjerner utgjør relativt små 5% av universet.

Prosjektert kart over mørk materietetthet,skapt ved simulering, og måler 2,4 milliarder lysår på hver side. Den nestede firkanten (nederst til venstre) er den dypeste forstørrelsen i modellen, på bare 783 lysår på tvers, 500 ganger størrelsen på solsystemet. I den innsatte firkanten har de minste tydelig synlige mørke materiehaloene en masse som er sammenlignbar med den på jorden (0,000003 solmasser). Kreditt: Dr. Sonak Bose, Center for Astrophysics, Harvard University.

Galakser dannet og vokste når det gassavkjølt og kondensert i sentrum av store klumper av denne mørke materien - de såkalte mørke materie-gloriene. Astronomer kan utlede strukturen til store mørke materiehaloer fra galaksens egenskaper og gassen i dem.

De største gloriene inneholder store klyngerhundrevis av lyse galakser som veier 1000 billioner ganger mer enn solen vår. Forskere har imidlertid ingen direkte informasjon om mindre mørke materiehaloer, som er for små til å inneholde galaksen. De kan bare studeres ved å simulere evolusjonen av universet på en stor superdatamaskin.

Projisert mørk materietetthetskart,skapt ved simulering, som måler 2,4 milliarder lysår på hver side. . Den midterste firkanten (øverst til høyre) har en diameter på i underkant av en million lysår. Minste firkant (nederst til venstre) — det er den dypeste forstørrelsen: den er bare 783 lysår på tvers, 500 ganger størrelsen på solsystemet. I den mellomliggende firkanten (øverst til høyre) har de største mørk materie-haloene en masse som ligner massen til en rik galaksehop (en million billioner ganger solens masse). I den minste firkanten (nederst til høyre) har de minste klart synlige gloriene en masse som kan sammenlignes med jordens (0,000003 massen til solen). Kreditt: Dr. Sonak Bose, Center for Astrophysics, Harvard University.

De minste antas å ha samme masse som Jorden, ifølge dagens populærvitenskapelige teorier om mørk materie, som er kjernen i den nye studien.

Modellering ble utført ved hjelp avsuperdatamaskinen Cosmology Machine, en del av DiRAC-høyytelsessystemet i Durham, finansiert av Science and Technology Council (STFC), og datamaskiner fra det kinesiske vitenskapsakademiet.

Ved å forstørre det virtuelle universet med slike mikroskopiske detaljer, kunne forskerne studere strukturen til mørke materiehaloer, hvis masser spenner fra jorden til en stor galakseklynge.

Kunstnerens inntrykk av gloriene av mørk materie fra forskjellige masser i universet. Kreditt: Yu Jingchuan, Beijing Planetarium

Til sin overraskelse fant de ut at gloriene til allestørrelser har en veldig lignende indre struktur og er ekstremt tette i midten, og blir vanligere, med mindre klumper som kretser i de ytre områdene. Forskerne sa at uten en målestokk var det nesten umulig å skille et bilde av en mørk materie-glorie i en massiv galakse fra en glorie med en masse som er en brøkdel av solen.

Vi forventer små glorier av mørk materievil være ekstremt rikelig, vil de inneholde en betydelig del av all mørk materie i universet, men de vil stort sett forbli mørke gjennom den kosmiske historien fordi stjerner og galakser vokser bare i glorier som er mer enn en million ganger mer massive enn Solen.

Professor Simon White fra Max Planck Institute for Astrophysics, Tyskland

"Forskningen vår belyser disse små gloriene når vi prøver å lære mer om hva mørk materie er og hvilken rolle den spiller i universets utvikling," konkluderer forskerne.

Les også

Andromeda-glansen nærmer seg vår galakse. Vi forteller deg hvorfor det er viktig

Symptomer på coronavirus hos barn. Hva du bør ta hensyn til?

Unikt molekyl utviklet for å lagre solenergi