Nye beviser for mørkt stof gør det endnu mere eksotisk

Galaksehobe er de største kendte strukturer i universet, indeholder tusindvis af galakser og varm gas. Men endnu vigtigere, de indeholder det mystiske mørke stof, som står for 27 procent af alt stof og energi. Nuværende modeller af mørkt stof forudsiger, at galaksehobe har meget tætte kerner, og disse kerner indeholder en meget massiv galakse, der aldrig bevæger sig fra klyngens centrum.

Men efter at have studeret ti galaksehobe, David Harvey ved EPFL's Laboratory of Astrophysics og hans kolleger i Frankrig og Storbritannien har opdaget, at tætheden er meget mindre end forudsagt, og at galaksen i centrum rent faktisk bevæger sig.

Hver galaksehob indeholder en galakse, der er lysere end de andre, passende navngivet "brightest cluster galaxy" eller BCG. Nylige beviser fra simuleringer af eksotiske, ikke-standard mørkt stof viser, at BCG'er faktisk vakler længe efter, at galaksehoben har slappet af. Dette er resterende slingre forårsaget af massiv sammensmeltning af galaksehobe.

Forskerne sammenlignede deres observationer med forudsigelserne fra BAHAMAS-pakken af ​​kosmologiske hydrodynamiske simuleringer og fandt ud af, at de to ikke matchede. Ifølge standardmodellen for mørkt stof (kaldet "koldt mørkt stof"), denne vakling eksisterer ikke, fordi den enorme tæthed af mørkt stof holder det tæt bundet i midten af ​​galaksehoben. Derfor, dette misforhold antyder eksistensen af ​​endnu ukendt fysik, der ikke er blevet redegjort for.

De galaksehobe, som astronomerne undersøgte, fungerer også som stærke gravitationslinser:de er så massive, at de fordrejer rumtiden nok til at forvrænge lys, der passerer gennem dem, som en linse. Som resultat, de kan bruges til at lave et kort over mørkt stof, at finde ud af, hvor centrum er og derefter observere, hvordan BCG'en slingrer rundt i dette center.

"Vi fandt ud af, at BCG'erne 'sluger' rundt i bunden af ​​glorierne, " siger David Harvey. "Dette indikerer, at i stedet for et tæt område i centrum af galaksehoben, der er en meget mere lavvandet central tæthed - et slående signal om eksotiske former for mørkt stof lige i hjertet af galaksehobe." Slingringen viser også, at BCG'er ikke kan falde nøjagtigt sammen med hobens glorie, hvilket betyder, at visse modeller af galaksehobe skal justeres.

Forskerne vil udvide deres forskning med større undersøgelser af galaksehobe som Euclid. De håber, at dette vil give dem mulighed for at bekræfte deres resultater, men også for at afgøre, om BCG-wobbling stammer fra ny fundamental fysik eller et nyt astrofysisk fænomen.