Simulări ale undelor deschid o nouă fereastră asupra materiei întunecate
Cercetătorii au dezvoltat o abordare mai realistă din punct de vedere fizic pentru a testa modul în care materia întunecată ultrafină, sau „fuzzy”, ar putea influența imaginile lentilate gravitațional. Studiul este primul care face predicții de lentilare gravitațională direct din simulări tridimensionale ale undelor pentru materia întunecată fuzzy.
Simulările reproduc pozițiile observate ale imaginilor unui quasar lentilat mai fidel decât modelele de comparație utilizate în studiu, subliniind potențialul observațiilor de lentilare gravitațională de înaltă rezoluție de a investiga natura materiei întunecate. Rezultatele sunt publicate în The Astrophysical Journal Letters.
Posibilitatea materiei întunecate sub formă de unde
De aproape un secol, fizicienii se confruntă cu misterul materiei întunecate, o substanță despre care se crede că reprezintă aproximativ 85% din toată materia din univers. Deși este răspândită, aceasta nu emite, nu absoarbe și nu reflectă lumină și este detectată prin efectele sale gravitaționale. Materia întunecată este, de asemenea, absentă din Modelul Standard al fizicii particulelor, cadrul acceptat în prezent pentru descrierea particulelor fundamentale și a trei dintre cele patru forțe fundamentale ale universului.
În ultimul deceniu, tot mai multe dovezi astronomice au ridicat posibilitatea ca materia întunecată să fie alcătuită din particule ultrafine. Datorită maselor lor extrem de mici, aceste particule se pot comporta colectiv ca unde, producând modele complexe de interferență similare celor formate atunci când undele se întâlnesc pe o plajă. Astfel de modele ar putea lăsa urme în multiplele imagini ale galaxiilor, care apar atunci când gravitația unui obiect masiv curbează și distorsionează lumina de la o sursă mai îndepărtată, așa cum prevede teoria gravitației a lui Einstein.
Simulările testează predicțiile de lentilare
În efortul de a elucida misterul materiei întunecate, echipa de cercetare a făcut predicții pentru proprietățile imaginilor lentilate gravitațional în cazul în care galaxiile ar fi compuse din materie întunecată ultrafină. Este prima dată când astfel de predicții au fost făcute folosind simulări computerizate directe pentru a captura modelele de masă asemănătoare undelor produse de interacțiunile dintre particulele ultrafine.
Simulările au reprodus pozițiile observate ale imaginilor lentilate mai fidel decât modelele de comparație utilizate în studiu. Rezultatele sugerează că sistemele lentilate gravitațional ar putea oferi o modalitate de a testa modelele de materie întunecată ultrafină. Cercetătorii investighează acum și alte efecte, inclusiv modificările luminozității imaginilor lentilate gravitațional.
Proiectul a apărut în urma vizitelor de cercetare ale cercetătorilor la Beijing Normal University, unde au colaborat îndeaproape cu membrii grupului profesorului Zong-Hong Zhu. „Am fost foarte entuziasmați să vedem ce au prezis simulările, deoarece nu știam dinainte la ce semnături observabile să ne așteptăm. Jiajun a muncit din greu pentru a obține rapid aceste rezultate remarcabile și credem că acest lucru a deschis căi complet noi pentru cercetări viitoare privind natura materiei întunecate folosind lentilarea”, a declarat echipa.
