Stjärnbildning i små dvärggalaxer kan sakta "värma upp" den mörka materien, trycker den utåt. Den vänstra bilden visar vätgasdensiteten för en simulerad dvärggalax, sett från ovan. Den högra bilden visar samma sak för en riktig dvärggalax, IC 1613. I simuleringen, upprepat gasinflöde och utflöde gör att gravitationsfältstyrkan i dvärgens centrum fluktuerar. Den mörka materien reagerar på detta genom att migrera ut från galaxens centrum, en effekt som kallas "uppvärmning av mörk materia". Kredit:J. Read et al.
Forskare har hittat bevis på att mörk materia kan värmas upp och flyttas runt, som ett resultat av stjärnbildning i galaxer. Fynden ger det första observationsbeviset för effekten känd som "uppvärmning av mörk materia", och ge nya ledtrådar om vad som utgör mörk materia. Forskningen publiceras idag i tidskriften Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society .
I det nya verket, forskare från University of Surrey, Carnegie Mellon University och ETH Zürich gav sig ut för att leta efter bevis för mörk materia i mitten av närliggande dvärggalaxer. Dvärggalaxer är små, svaga galaxer som vanligtvis finns kring större galaxer som vår egen Vintergatan. De kan ha ledtrådar som kan hjälpa oss att bättre förstå naturen hos mörk materia.
Mörk materia tros utgöra det mesta av universums massa. Men eftersom det inte interagerar med ljus på samma sätt som normal materia, den kan endast observeras genom dess gravitationseffekter. Nyckeln till att studera det kan dock ligga i hur stjärnor bildas i dessa galaxer.
När stjärnor bildas, Starka vindar kan trycka bort gas och damm från galaxens hjärta. Som ett resultat, galaxens centrum har mindre massa, vilket påverkar hur mycket gravitation som känns av den kvarvarande mörka materian. Med mindre gravitationsattraktion, den mörka materian får energi och migrerar bort från centrum, en effekt som kallas "uppvärmning av mörk materia".
Teamet av astrofysiker mätte mängden mörk materia i mitten av 16 dvärggalaxer med mycket olika stjärnbildningshistorik. De fann att galaxer som slutade bilda stjärnor för länge sedan hade högre täthet av mörk materia i sina centra än de som fortfarande bildar stjärnor idag. Detta stöder teorin att de äldre galaxerna hade mindre uppvärmning av mörk materia.
Professor Justin Read, huvudförfattare till studien och chef för institutionen för fysik vid University of Surrey, sa:"Vi hittade ett verkligt anmärkningsvärt förhållande mellan mängden mörk materia i mitten av dessa små dvärgar, och mängden stjärnbildning de har upplevt under sina liv. Den mörka materien i mitten av de stjärnbildande dvärgarna verkar ha "värmts upp" och tryckts ut."
Fynden ger en ny begränsning för mörk materiamodeller:mörk materia måste kunna bilda dvärggalaxer som uppvisar en rad centrala densiteter, och de tätheterna måste relatera till mängden stjärnbildning.
Professor Matthew Walker, en medförfattare från Carnegie Mellon University, tillade:"Denna studie kan vara beviset för "smoking gun" som tar oss ett steg närmare att förstå vad mörk materia är. Vår upptäckt att den kan värmas upp och flyttas runt hjälper till att motivera sökningar efter en mörk materia partikel."
Teamet hoppas kunna utöka detta arbete genom att mäta den centrala tätheten av mörk materia i ett större urval av dvärgar, driva till ännu svagare galaxer, och testa ett bredare utbud av mörk materia-modeller.
