Standardowy model ciemnej materii wskazuje, że między cząsteczkami ciemnej materii nie dochodzi do jakichkolwiek zderzeń. Najnowsze badania przeprowadzone na gromadzie galaktyk El Gordo wskazują, że rzeczywistość jednak może być nieco inna.
W najnowszym artykule naukowym opublikowanym w periodyku Astronomy & Astrophysics astronom Riccardo Valdarnini opisuje wyniki symulacji numerycznych, które miały za zadanie wyjaśnić, do czego doszło w odległej od nas o siedem miliardów lat świetlnych gromadzie galaktyk El Gordo. W gromadzie tej naukowcy obserwują bowiem, że ciemna materia skupia się w dwóch miejscach zamiast w jednym. Co więcej, materia widzialna także skupia się w dwóch miejscach oddalonych od siebie mniej więcej o taką samą odległość co skupiska ciemnej materii. Taki rozkład ciemnej materii doskonale opisuje model uwzględniający ciemną materię, która wchodzi w interakcje z ciemną materią.
Badacze zwracają uwagę, że jeżeli faktycznie cząsteczki ciemnej materii są w stanie zderzać się z innymi cząsteczkami ciemnej materii, to dochodzi między nimi do wymiany energii, a to może mieć niezwykle interesujące konsekwencje.
Poszukiwanie zderzeń ciemnej materii jest niezwykle trudne. Naukowcy uważają jednak, że jeżeli w ogóle do takich zdarzeń dochodzi, to najłatwiej będzie je dostrzec w gromadach galaktyk, których zderzenia stanowią jedne z najbardziej energetycznych zdarzeń od Wielkiego Wybuchu.
El Gordo ma masę biliarda (miliona miliardów) mas Słońca, jest więc zatem idealnym miejscem do takich badań. Naukowcy zidentyfikowali w gromadzie dwie masywne podgromady: północnozachodnią i południowowschodnią. Kiedy gromadę obserwuje się w zakresie rentgenowskim, posiada ona jedno źródło takiego promieniowania i dwa delikatne wydłużone ogony. Szczyt jasności rentgenowskiej wyprzedza szczyt gęstości ciemnej materii w południowo-wschodniej części gromady, a jakby tego było mało, najjaśniejsza galaktyka całej gromady znajduje się zarówno za najjaśniejszym punktem w zakresie rentgenowskim, jak i za punktem najwyższej gęstości ciemnej materii.
Czytaj także: Galaktyki pędzące tysiąc kilometrów na sekundę. James Webb pokazuje narodziny gromady galaktyk
Naukowcy podjęli się zatem niezwykle trudnego zadania odtworzenia w symulacjach składu oraz rozkładu poszczególnych komponentów gromady. W tym celu konieczne było skorzystanie z ogromnej liczby symulacji hydrodynamicznych oraz n-ciał.
Efekt? Okazuje się, że rozkład materii barionowej, promieniowania rentgenowskiego oraz ciemnej materii najlepiej tłumaczy model wchodzącej ze sobą w interakcje ciemnej materii. Nie zmienia to jednak faktu, że obecnie przyjmowany model tego typu (SIDM, ang. self-interacting dark matter) daje efekty jedynie w przybliżeniu podobne do wartości obserwowanych. Może on zatem wskazywać na to, że ciemna materia faktycznie wchodzi w interakcje z sobą samą, ale nie dokładnie tak, jak opisuje to SIDM.
Dalsze obserwacje El Gordo oraz innych gromad galaktyk tego typu mogą nam dostarczyć informacji, na podstawie których naukowcy będą w stanie dopracować model zderzającej się ze sobą ciemnej materii. Każdy taki krok przybliża nas do rozwiązania zagadki tej fascynującej części materii we wszechświecie.