Az Einstein-gyűrűk tanulmányozása vethet fényt a sötét anyag tulajdonságaira

A fizikusok úgy vélik, hogy a világegyetem anyagának nagy része a sötét anyag nevű láthatatlan anyagból áll, amelyről csak a csillagokra és galaxisokra gyakorolt közvetett hatásai révén tudunk.

Ennek a jelenleg “sötét anyagnak” nevezett matéria nélkül nem állnának össze a fizika általunk ismert törvényei. A sötét anyag természete azonban régóta rejtélyes. Alfred Amruth, a Hongkongi Egyetem munkatársa és kollégái új tanulmánya azonban, amely a Nature Astronomy szaklapban jelent meg, a fény gravitációs elhajlását használja fel, hogy egy lépéssel közelebb kerüljünk a megértéshez.

Láthatatlan, de mindenhol ott van

Azért gondoljuk, hogy a sötét anyag létezik, mert a galaxisok viselkedésében láthatjuk annak hatását. Úgy tűnik, hogy a sötét anyag teszi ki az Univerzum tömegének mintegy 85 százalékát. A legtöbb távoli galaxis pedig úgy tűnik, hogy a titokzatos anyagból álló háló által van körülvéve, írja a Science Alert.

Azért nevezik sötét anyagnak, mert nem bocsát ki fényt, nem nyeli el és nem veri vissza azt, ami hihetetlenül megnehezíti a kimutatását.

A kutatók szerint egyfajta ismeretlen alaprészecske lehet, de ezen túlmenően nem biztosak benne. A sötét anyag részecskék laboratóriumi kísérletekkel való kimutatására tett eddigi kísérletek mind kudarcot vallottak, és a fizikusok évtizedek óta vitatkoznak a természetéről.

A tudósok a sötét anyag két vezető hipotetikus jelöltjét javasolták: a viszonylag nehéz karaktereket, amelyeket gyengén kölcsönhatásba lépő masszív részecskéknek (WIMP-eknek) neveznek, és a rendkívül könnyű részecskéket, amelyeket axionoknak neveznek.

A WIMP-ek elméletileg diszkrét részecskékként viselkednének, míg az axionok a kvantuminterferencia miatt sokkal inkább hullámokként viselkednének.

Eddig nehéz volt különbséget tenni e két lehetőség között – de most a távoli galaxisok körül elhajló fény nyomára bukkantak.

Gravitációs lencsék és Einstein-gyűrű

Amikor a világegyetemben utazó fény elhalad egy olyan masszív objektum mellett, mint egy galaxis, az útja elhajlik, mert – Albert Einstein általános relativitáselmélete szerint – a masszív objektum gravitációja eltorzítja maga körül a teret és az időt.

Ennek eredményeképpen, amikor egy távoli galaxist nézünk, néha a mögötte lévő más galaxisok torz képét látjuk. És ha a dolgok tökéletesen összeállnak, akkor a háttérgalaxis fénye a közelebbi galaxis köré egy körré maszatolódik. A fénynek ezt a torzulását “gravitációs lencséknek” nevezik, az általa létrejövő köröket pedig “Einstein-gyűrűknek”.

A gyűrűk vagy más lencseképek torzulásának tanulmányozásával a csillagászok megismerhetik a közelebbi galaxist körülvevő sötét anyag tulajdonságait.

Érdemes elolvasni:

• Ki birtokolja a Holdat?
• 7 elképesztő jóslat az elkövetkezendő 100 évről a mesterséges intelligenciától