Mørkt stof eksisterer:Observationer modbeviser alternative forklaringer

Lige så fascinerende som det er mystisk, mørkt stof er en af ​​astrofysikkens og kosmologiens største gåder. Det menes at stå for 90 procent af stoffet i universet, men dets eksistens er kun blevet påvist indirekte, og er for nylig blevet sat i tvivl. Ny forskning udført af SISSA fjerner den seneste tvivl om tilstedeværelsen af ​​mørkt stof i galakser, afkræfte de empiriske relationer til støtte for alternative teorier. Studiet, offentliggjort i Astrofysisk tidsskrift , giver også ny indsigt i forståelsen af ​​mørkt stofs natur og dets forhold til almindeligt stof.

Fra universets udvidelse til stjernernes bevægelse i galakserne, der er mange fænomener, der ikke kan forklares ved tilstedeværelsen af ​​baryonisk stof alene. Den tiltrækningskraft, der genereres af stof, er utilstrækkelig til at forklare observerbare gravitationseffekter. Dette havde ført til teorien om eksistensen af ​​uopdageligt mørkt stof, og ideen om, at galakser er indlejret i dens sfæriske glorie.

"Tre år siden, nogle få kolleger ved Case Western Reserve University satte stærkt spørgsmålstegn ved vores forståelse af universet og mange forskeres dybtgående arbejde, sår tvivl om eksistensen af ​​mørkt stof i galakserne, " forklarer Chiara Di Paolo, en doktorand i astrofysik ved SISSA. "Analyserer rotationskurverne for 153 galakser, hovedsageligt den 'klassiske' spiraltype, de opnåede et empirisk forhold mellem stjernernes samlede gravitationsacceleration (observeret) og den komponent, som vi ville observere i nærværelse af kun almindeligt stof i den klassiske Newtonske teori. Dette empiriske forhold, hvilket virkede gyldigt i alle de galakser de analyserede og i enhver galaktisk radius, motiverede forklaringen af ​​gravitationsacceleration uden nødvendigvis at sætte spørgsmålstegn ved mørkt stof, men involverer, for eksempel, teorier om modificeret tyngdekraft, såsom modificeret Newtonsk dynamik (MOND)."

Di Paolo og hendes samarbejdspartnere ønskede at bekræfte dette forhold, analyserer rotationskurverne for andre galakser end den klassiske spiraltype - 72 galakser med lav overfladelysstyrke (LSB) og 34 dværgskivegalakser. De gav mere udvidede resultater, finde et forhold, hvilken, udover total gravitationsacceleration og dens almindelige komponent, involverer også den galaktiske radius og galaksernes morfologi.

"Vi har studeret forholdet mellem total acceleration og dens almindelige komponent i 106 galakser, opnå andre resultater end dem, der tidligere var blevet observeret, " forklarer Paolo Salucci, professor i astrofysik ved SISSA og en af ​​forskningsforfatterne. "Dette demonstrerer ikke kun unøjagtigheden af ​​det tidligere beskrevne empiriske forhold, men fjerner tvivl om eksistensen af ​​mørkt stof i galakserne. Desuden, det nye fundne forhold kunne give afgørende information om forståelsen af ​​arten af ​​denne ubestemte komponent."