In Univers exista galaxii care au mult mai putina materie intunecata, se pare, decat altele. Acesta „disparitie” a materiei intunecate din aceste galaxii i-a ajutat pe cercetatori sa afle mai multe despre posibila natura a particulelor care ar compune materia intunecata.

Din cate stim Universul este compus in mare parte din materie si energie intunecate. Materia intunecata este de circa 5-6 ori mai multa decat materia „normala” in Univers. Se numeste intunecata intrucat nu emite si absoarbe lumina, adica fotoni.

Pe de alta parte insa aceasta materie intunecata se pare ca nu interactioneaza cu materia normala nici prin alte interactiuni cunoscute – precum forta nucleara. Totusi, ramane o forta care apartine atat materiei normale cat si celei intunecate: cea gravitationala. Este forta care a permis cercetatorilor sa descopere materia intunecata – atrage materia normala si determina modul in care aceasta se misca in Univers si in galaxii.

Galaxiile de multe ori se pare ca sunt invaluite intr-un nor de materie intunecata, un halou care se extinde mult in afara materiei vizibile care ar fi doar o mica parte din materia prezenta in galaxie.

Se pare insa ca exista galaxii care au un continut de materie intunecata foarte mic. Este cazul galaxiilor pereche situate la circa 65 milioane ani lumina fata de noi: NGC 1052-DF2 si DF4. Acestea au circa 300 de ori mai putina materia intunecata decat galaxiile „normale”. Cercetatorii au ipotezat ca acest lucru s-ar datora prezentei in apropierea celor doua galaxii a unei galaxii masive, NGC 1052 – care ar fi „smuls” materia intunecata prin efecte de maree.

Daca intr-adevar asa stau lucrurile atunci acest lucru ar putea sa ne ajute sa intelegem mai bine structura materiei intunecate. Se banuieste ca aceasta ar fi compusa din particule care nu fac parte din categoria celor pe care le cunoastem si le-am clasificat in Modelul Standard al fizicii particulelor elementare. Disparitia materiei intunecate din cele doua galaxii este la baza unui studiu efectuat de o echipa condusa de Hai-Bo Yu de la University of California, publicat in Physical Review Letters, in care cu ajutorul unor simulari pe calculator se descopera „secrete” ale materiei intunecate.

Se presupune ca materia intunecata ar putea fi alcatuita din doua tipuri de particule: asa-numitele Cold Dark Matter (CDM), compusa din particule care nu interactioneaza intre ele decat prin gravitatie. Alta categorie este cea a particulelor SIDM, particule care interactioneaza intre ele prin forte inca necunoscute (forte intunecate). Studiul celor doua clase de particule duce la concluzii diferite legat de distributia acestora in galaxii, in special in interiorul acestora – spre partea centrala. Particulele SIDM interactioneaza puternic intre ele – exact in centrul halourilor.

Efecte de maree pot avea loc in ambele tipuri de materie intunecata: atat cea compusa din CDM cat si cea care are la baza particule SIDM. In cazul particulelor CDM insa, structura materiei intunecate este rezistenta, si efectele de maree sunt relativ mici, ceea ce inseamna ca galaxiile nu pierd mare cantitati de materie intunecata daca aceasta e compusa din CDM.

In cazul materiei intunecate alcatuite din particule SIDM insa, interactia intre particule se adauga efectelor de maree, ceea ce poate avea ca rezultat o pierdere importanta de materie intunecata atunci cand galaxii mai mici se afla in apropierea galaxiilor mari, precum cazul studiat.

Grupul de cercetatori are in plan sa studieze si alte galaxii si sa verifice daca efectul observat, pierderea de materie intunecata in apropierea galaxiilor mari, este valabil si pentru acestea sau cazul studiat a fost oarecum o exceptie.

Studii de acest gen ne ajuta sa intelegem compozitia Universului si evolutia acestuia, in speranta ca in viitorul apropiat va fi posibil sa descoperim din ce anume este compusa materia intunecata in experimente la laboratoarele subterane sau la acceleratoarele de particule unde de multi ani a inceput vanatoarea materie intunecate.

Articol scris de Cătălina Oana Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi colaborator al Scientia.ro