Ang madilim na bagay, ang hindi nakikitang materyal na bumubuo sa karamihan ng masa ng uniberso, ay maaaring mag-ipon sa mga atomo, ipinapakita ng mga bagong simulation. Ang mga "madilim na atomo" na ito ay maaaring radikal na baguhin ang ebolusyon ng mga kalawakan at ang pagbuo ng mga bituin, na nagbibigay sa mga astronomo ng isang bagong pagkakataon upang maunawaan ang misteryosong sangkap na ito.
Ang dark matter ay bumubuo ng higit sa 80% ng masa ng bawat galaxy at galaxy cluster sa uniberso. Ang lahat ng aming mga obserbasyon ay nagpapahiwatig na ang madilim na bagay ay isang bagong uri ng butil na hindi nakikipag-ugnayan sa ordinaryong bagay o kahit na sa liwanag. Makikilala lang natin ang dark matter sa pamamagitan ng gravitational interaction nito sa lahat ng iba pa. Anuman ang madilim na bagay, ito ay lampas sa ating modernong pag-unawa sa pisika. Ngunit mayroon pa rin itong masa, at samakatuwid ay gravity.
Hindi pa natin alam kung simple o kumplikado ang dark matter. Maaari itong binubuo ng isang uri lamang ng butil na nangingibabaw sa uniberso at halos hindi nakikipag-ugnayan kahit sa sarili nito. O maaari itong binubuo ng ilang uri ng mga particle, na may parehong mayamang pagkakaiba-iba na nakikita natin sa ordinaryong bagay. Higit pa rito, apat lamang na pangunahing puwersa ng kalikasan ang alam natin: gravity, electromagnetism, malakas na interaksyon ng nuklear, at mahinang interaksyon ng nuklear. Ngunit maaaring may mga karagdagang puwersa na kumikilos lamang sa mga particle ng dark matter at hindi nakakaapekto sa normal na bagay.
Ang konsepto ng karagdagang mga particle ng dark matter at dark forces ay hindi kasing-dali ng tila. Ang aming pag-unawa sa pisika ay binuo sa mga simetriko, na mga malalim na mathematical na relasyon sa pagitan ng mga particle. Posibleng may mga karagdagang simetriko sa mga batas ng kalikasan na ginagawang katapat ang madilim na bagay sa normal na bagay, at para sa bawat uri ng pakikipag-ugnayan na maaaring gawin ng normal na bagay, mayroong katapat sa madilim na sektor.
Halimbawa, mula sa ordinaryong bagay maaari tayong bumuo ng mga simpleng atomo: isang proton at isang elektron, na konektado sa isa't isa, na may isang photon, ang carrier ng electromagnetic na puwersa, na namamagitan sa pakikipag-ugnayan. Maaari din tayong magkaroon ng bersyon ng parehong istraktura ng dark matter, na may dark proton na nakagapos sa dark electron ng dark photon: dark atoms.
Ang atomic dark matter ay magiging iba ang kilos kaysa dark matter na binubuo lamang ng isang particle. Higit sa lahat, magiging napakahirap para sa simpleng madilim na bagay na magkumpol-kumpol, at gagawin ito nang mabagal, sa daan-daang milyong taon. Ang ordinaryong bagay ay nagtitipon sa makinis na mga kumpol ng madilim na bagay upang bumuo ng mga kalawakan, ngunit kung hindi man sila ay namumuhay nang magkakahiwalay. Ang atomic dark matter, gayunpaman, ay maaaring bumuo ng sarili nitong mga shadow galaxies - mga istrukturang parang disk na ginagaya ang laki at lokasyon ng mga nakikitang galaxy.
Ginamit ng isang pangkat ng mga astrophysicist ang nakakaintriga na posibilidad na ito para i-modelo ang ebolusyon ng mga kalawakan at makita kung ano ang mga napansing pagkakaiba na maaaring lumitaw. Pinahintulutan nila ang atomic dark matter na mag-evolve ayon sa sarili nitong pwersa at pagkatapos ay inimbestigahan kung paano makakaapekto ang mga bagong istrukturang ito sa mga nakikitang galaxy sa pamamagitan ng bagong organisasyon ng gravity. Inilathala nila ang kanilang mga resulta sa isang online na database ng preprint noong Abril arXiv.
Natuklasan ng mga mananaliksik na kahit isang maliit na halaga ng atomic dark matter - 6% lamang ng lahat ng dark matter sa uniberso, hindi kasama ang iba pa - ay sapat na upang radikal na baguhin ang ebolusyon ng mga kalawakan. Dahil ang atomic dark matter ay may kakayahang makipag-ugnayan, madali itong mag-condense, nawawalan ng enerhiya sa pamamagitan ng paglabas ng ilang anyo ng dark radiation. Ipinakita ng mga simulation na ang isang "dark disk" ay mabilis na lumilitaw sa loob ng bawat kalawakan, ang pag-ikot nito ay malapit na tumutugma sa pag-ikot ng nakikita at normal na mga bahagi.
Mula roon, ang atomic dark matter ay nagpatuloy sa pag-condense, tulad ng normal na gas condenses sa mga ulap at kalaunan ay mga bituin. Sa simulation, ang atomic dark matter ay bumuo ng sarili nitong madilim na bituin at maaaring maging sanhi ng sarili nitong black hole na mabuo. Ang mga kumpol na ito ay lumubog sa galactic core, kung saan tumaas ang density.
Dahil sa sobrang gravity na ito, ang pagbuo ng bituin sa mga core ng mga kalawakan ay pinabilis, na bumubuo ng mga bituin nang mas mabilis kaysa sa mga kalawakan na may simpleng dark matter. Ang mga simulation na ito ay aktwal na pinasiyahan ang ilang mga modelo ng atomic dark matter dahil ang mga modelong iyon ay naging sanhi ng kanilang mga kalawakan na maubusan ng bagong materyal na bumubuo ng bituin nang masyadong mabilis.
Ngunit ang ilang mga modelo ay nakaligtas sa kasalukuyang mga limitasyon ng mga obserbasyon, na nagpapahintulot para sa karagdagang posibilidad ng pagkakaroon ng atomic dark matter. Inaasahan ng mga mananaliksik na ang karagdagang teoretikal at eksperimentong pag-aaral ay magbibigay liwanag sa pagiging totoo ng nakakaintriga na anyo ng kakaibang bagay na ito. Halimbawa, dahil ang atomic dark matter ay napakahusay na nag-condensate, maaari naming matukoy ang mga siksik na tulad ng bituin na kumpol sa hinaharap na gravitational microlensing na pag-aaral gamit ang Nancy Grace Space Telescope ng NASA sa Roma.
Basahin din: