Karanlık madde, süper kütleli kara deliklerin nasıl birleşebileceğini açıklamaya yardımcı olabilir

Karanlık maddenin kesin doğası gökbilimcilerin gözünden kaçmaya devam etse de, onun genel fiziksel özelliklerine dair bir miktar anlayış kazandık. Galaksilerin etrafında nasıl kümelendiğini, evrendeki maddenin çoğunu nasıl oluşturduğunu ve hatta kendisiyle nasıl etkileşime girebildiğini biliyoruz. Şimdi bir son çalışmaön yazdırma sunucusunda görünüyor arXivkaranlık maddenin ne kadar hızlı hareket edebildiğine bakıyor.

Çalışma dinamik sürtünme olarak bilinen bir etkiye odaklanıyor. Birbirine doğru kayan iki nesne arasında gördüğünüz türden bir sürtünme olmadığından bu terim biraz yanlış bir isimdir. Etki için daha iyi bir terim yer çekimi sürüklemesi olabilir. İlk kez 1943’te Subrahmanyan Chandrasekhar tarafından incelenmiştir ve dağınık bir cismin yerçekimsel etkileşimlerinden kaynaklanmaktadır.

Bir kırmızı cüce yıldız kümesinin içinden geçen devasa bir yıldız düşünün. Yıldızlardan hiçbirinin çarpışması muhtemel olmasa da aralarındaki çekimsel etkileşimler yıldız hareketlerini etkileyecektir. Büyük kütleli yıldız, kırmızı cüce yıldızların kütleçekimsel çekişi sayesinde kümeden ayrılırken yavaşlayacak.

Öte yandan kırmızı cüce yıldızlar, büyük yıldıza doğru hafifçe sürüklendikleri için biraz hızlanacaklar. Kümedeki yıldızların hızlarındaki değişimi takip ederseniz kümenin çarpışmadan önce ne kadar hızlı hareket ettiğini tespit edebilirsiniz.

Aynı etki madde ve karanlık madde arasında da ortaya çıkabilir. Karanlık maddenin varlığı galaksideki yıldızların hareketini etkiliyor ve dinamik sürtünme sayesinde bu durum galaksinin şeklini bozuyor.

Ekip, galaksinin nasıl bozulduğunu haritalayarak galaksinin yakınındaki karanlık maddenin hareketini hesaplayabiliyor. Bu nedenle ekip, yoğun bir galaktik kümenin parçası olmayan çarpık galaksileri bulmaya odaklandı. Galaksiler oldukça izole olduğundan, bozulmanın karanlık maddeden kaynaklanmış olması gerekir.

Yazarlar daha sonra karanlık maddenin hareketini haritalamak için bu çarpık galaksilerin şeklini N-cisim simülasyonlarıyla karşılaştırdılar. Endişelerinden biri, verilerdeki belirsizliğin, karanlık madde üzerinde anlamlı kısıtlamalar getiremeyecek kadar büyük olmasıydı.

Ekip, mevcut örnekler için veri dağılımının yalnızca %10 civarında olduğunu gösterdi. Bu, yakındaki galaksilere uygulanacak kadar hassas olduğu anlamına gelir. Örneğin, Büyük Macellan Bulutu’na ilişkin ayrıntılı Gaia gözlemleri, gökbilimcilerin buradaki karanlık madde hızları hakkında bilgi edinmelerine olanak tanıyacak.

Bu yaklaşım gökbilimcilere karanlık maddeyi incelemek için bir araç daha sağlıyor. Gelecekteki gözlemler karanlık maddenin özelliklerini belirlememize olanak sağladığından, karanlık maddenin gerçekte ne olduğunu belirleyebiliriz.