Az univerzumban több sötét anyag van, mint a normál anyag, és általában mind össze vannak keverve galaxisokban. Az óriás galaxis klaszterek közötti ütközés során a klaszterek meleg gázfelhőiben súrlódás tapasztalható, amikor áthaladnak és elválasztják őket a csillagoktól. A sötét anyagot sem érinti ez a súrlódás, így a csillagászok képesek voltak kiszámítani a gravitáció hatását a normál anyagokra.
A sötét anyagot és a normál anyagot elválasztották a két nagy galaxiscsoport óriási ütközése. A felfedezés a NASA Chandra X-ray Observatory és más távcsövek felhasználásával közvetlen bizonyítékot szolgáltat a sötét anyag létezésére.
"Ez a legnagyobb energiájú kozmikus esemény a nagy robbanás mellett, amiről tudunk" - mondta Maxim Markevitch a Harvard-Smithsonian Asztrofizikai Központ Cambridge-ben, Mass.
Ezek a megfigyelések még a legerősebb bizonyítékot szolgáltatják, hogy az univerzumban az anyag nagy része sötét. A sötét anyaggal kapcsolatos jelentős bizonyítékok ellenére egyes tudósok alternatív elméleteket javasoltak a gravitációról, ahol az intergalaktikus skálán erősebb, mint Newton és Einstein előre jelezte, megszüntetve a sötét anyag szükségességét. Az ilyen elméletek azonban nem tudják megmagyarázni ennek az ütközésnek a megfigyelt hatásait.
"Egy olyan világegyetem, amelyben a sötét dolgok uralkodnak, udvariasnak tűnik, ezért meg akartuk próbálni, hogy vannak-e alapvető hibáink a gondolkodásmódban" - mondta Doug Clowe a Tucson-i Arizonai Egyetemen, a tanulmány vezetője. "Ezek az eredmények közvetlenül bizonyítják a sötét anyag létezését."
A galaxis klaszterekben a normál anyag, mint például a csillagokat, bolygót és mindent a Földön alkotó atomok, elsősorban forró gáz és csillag formájában van. A forró gáz tömege a galaxisok között sokkal nagyobb, mint a csillagok tömege az összes galaxisban. Ezt a normál anyagot a klaszterben a sötét anyag még nagyobb tömegének gravitációja köti. Sötét anyag nélkül, amely láthatatlan és csak gravitációján keresztül észlelhető, a gyorsan mozgó galaxisok és a forró gáz gyorsan szétszóródnának.
A csapat több mint 100 órát kapott a Chandra távcsövön az 1E0657-56 galaxis klaszter megfigyelésére. A klaszter golyófürt néven is ismert, mert látványos golyó alakú felhőben százmillió fokos gázt tartalmaz. A röntgenkép azt mutatja, hogy a golyó alakját egy szél okozza, amelyet egy kisebb klaszter nagyobb sebességű ütközése okozott.
A Chandra megfigyelésen kívül a Hubble Űrtávcsövet, az Európai Déli Megfigyelő Intézet nagyon nagy távcsövét és a Magellan optikai távcsöveket használták a tömeg helyének a klaszterekben történő meghatározására. Ezt úgy végezték, hogy meghatározták a gravitációs lencse hatását, ahol a klaszterekből származó gravitáció eltorzítja a fényt a háttérgalaktikumokból, amint azt Einstein általános relativitáselmélet-elmélete megjósolta.
A forró gázt ebben az ütközésben a levegõ ellenállásához hasonló húzóerõ lassította. Ezzel szemben a sötét anyagot nem lassította az ütés, mert csak a gravitáció révén működik közvetlenül, vagy a gázzal. Ez az adatokban látható sötét és normál anyag elválasztását eredményezte. Ha az alternatív gravitációs elméletek szerint a forró gáz lenne a legtömegebb elem a klaszterekben, akkor ezt a szétválasztást nem lehetett volna látni. Ehelyett sötét anyag szükséges.
"Ez az a fajta eredmény, amelyet a jövőbeli elméleteknek figyelembe kell venniük" - mondta Sean Carroll, a Chicagói Egyetem kozmológusa, aki nem vett részt a vizsgálatban. "Ahogy előrehaladunk a sötét anyag valódi természetének megértésében, ezt az új eredményt lehetetlen figyelmen kívül hagyni."
Ez az eredmény azt is nagyobb bizalmat ad a tudósoknak, hogy a Földön és a Naprendszerben ismerõ newtoni gravitáció a galaxiscsoportok hatalmas skáláin is müködik.
"Zártuk be ezt a kiskaput a gravitációval kapcsolatban, és közelebb jártunk, mint valaha, hogy láthassuk ezt a láthatatlan anyagot" - mondta Clowe.
Ezeket az eredményeket az The Astrophysical Journal Letters közelgő kiadásában teszik közzé. A NASA Marshall űrrepülési központja, Huntsville, Alabama, az ügynökség Tudományos Misszió Igazgatóságának Chandra programját irányítja. A Smithsonian Astrophysical Observatory irányítja a tudományt és a repülési műveleteket a Chandra X-ray Center-ből, Cambridge, Mass.
Eredeti forrás: Chandra sajtóközlemény
