Mallinnus varhaisten galaksien muodostumisesta kylmän (vasemmalla), kuuman (keskellä) ja sumean (oikealla) pimeän aineen vaihtoehdoissa. Kuva MIT / Princeton University / Cambridge University

Kylmää, kuumaa vai sumeaa? - simulaatio mallintaa pimeän aineen vaihtoehtoja galakseihin

Pimeän aineen olemusta ei ole kyetty ratkaisemaan, mutta tietokonesimulaatioilla pystytään tarkastelemaan erilaisia skenaarioita. Melko vähän tunnetun sumean pimeän aineen skenaario olisi aiheuttanut erikoisia galaksirakenteita varhaisessa kaikkeudessa.

Simulaatiotutkimus tarkasteli 3 miljoonan valovuoden kokoista kuutiota ja siihen syntyviä galakseja kolmessa eri skenaariossa. Vaihtoehtoja olivat näkyvän aiheen rinnalla esiintyvät ja alkeishiukkasista koostuvat 1.) kylmä, 2.) kuuma ja 3.) sumea pimeä aine.

"Maailmankaikkeuden ensimmäiset galaksit saattavat valottaa, minkä tyypin pimeää ainetta nykyään esiintyy", sanoo Mark Vogelsberger MIT:stä.

"Mikäli näemme rihmarakenteita, sopii sumea pimeä aine kuvaan. Rihmarakenteiden puuttuminen puolestaan johtaisi mallin hylkäämiseen. Nyt meillä on mallit, joihin verrata."

Oheinen kuvasarja esittelee tutkimuksessa simuloituja rakenteita.

Kylmän pimeän aineen skenaariossa pimeä aine esiintyy elektroneita 105 kertaa raskaammissa hiukkasissa, jotka liikkuvat hiljalleen. Skenaariossa ensimmäiset galaksit muodostuvat pyöreissä haloissa sekä osin alihaloissa (vasen kuva).

Kuuma pimeä aine olisi hieman kevyempää ja liikkuisi kylmää vaihtoehtoa nopeammin. Tässä skenaariossa galaksit muodostuvat hännällisissä rihmoissa ilman alihaloja.

Sumea pimeä aine poikkeaisi huomattavasti kahdesta muusta. Siinä pimeän aineen hiukkanen olisi ultrakevyt, vain 10-27 elektronin massaa. Galaksit muodostuisivat tällöin rihmamaisesti, mutta kvantti-ilmiöt juovittaisivat niitä.

Tutkijat toivovat, että kehittyvät havaintolaitteet antavat ihmiskunnalle entistä paremman kuvan varhaisesta universumista. Erityisesti James Webb -avaruusteleskoopilla pystytään kenties tähystämään varhaisten galaksien ominaisuuksia.

Pimeän aineen olemassaolo voidaan havaita esimerkiksi galakseissa ja galaksijoukoissa. Niiden painovoima on huomattavasti suurempi kuin minkä pelkkä näkyvä aine pystyy selittämään.

Pimeää ainetta arvioidaan olevan maailmankaikkaudessa lähes kuusinkertainen määrä näkyvään aineeseen verrattuna. Sen esiintyminen alkeishiukkasina on vain yksi monista mahdollisuuksista, mutta tutkijoiden keskuudessa suosittu selitystapa. 

Aiheesta lisää MIT (englanniksi)

Pysyvä linkki
Samankaltaisia uutisia
Ladataan...
Uusin numero
Uutisarkisto