Hubble rymdteleskop bild av de fyra jätte galaxerna i hjärtat av kluster Abell 3827. En nästan tre timmars exponering visar utsikten vid våglängder som är synliga för det mänskliga ögat, och det nära infraröda, som använts i den ursprungliga 2015 -studien. Den förvrängda bilden av en mer avlägsen galax bakom klustret är svagt synlig, lindade runt de fyra galaxerna. Kredit:NASA/ESA/Richard Massey (Durham University)
Astronomer är tillbaka i mörkret om vad mörk materia kan vara, efter att nya observationer visade att det mystiska ämnet kanske inte interagerar med andra krafter än gravitationen trots allt. Dr Andrew Robertson från Durham University kommer idag (fredag 6 april) att presentera de nya resultaten vid European Week of Astronomy and Space Science i Liverpool.
Tre år sedan, ett Durham-ledt internationellt team av forskare trodde att de hade gjort ett genombrott för att slutligen identifiera vad mörk materia är.
Observationer med hjälp av rymdteleskopet Hubble verkade visa att en galax i Abell 3827-klustret - cirka 1,3 miljarder ljusår från jorden - hade blivit separerad från den mörka materien som omger den.
En sådan förskjutning förutsägs under kollisioner om mörk materia interagerar med andra krafter än gravitationen, eventuellt ge ledtrådar om vad ämnet kan vara.
Den slumpmässiga orienteringen där Abell 3827-klustret ses från jorden gör det möjligt att utföra mycket känsliga mätningar av dess mörka materia.
Dock, samma grupp astronomer säger nu att ny data från nyare observationer visar att mörk materia i Abell 3827 -klustret trots allt inte har separerat från sin galax. Mätningen överensstämmer med att mörk materia bara känner tyngdkraften.
Huvudförfattaren Dr Richard Massey, i Center for Extragalactic Astronomy, vid Durham University, sa:"Sökandet efter mörk materia är frustrerande, men det är vetenskap. När data förbättras, slutsatserna kan ändras.
En vy över de fyra centrala galaxerna i hjärtat av kluster Abell 3827, vid ett bredare våglängdsområde, inklusive Hubble Space Telescope-avbildning i ultraviolett ljus (visas som blått), och Atacama Large Millimeter Array-avbildning vid mycket långa (sub-mm) våglängder (visas som röda konturlinjer). Vid dessa våglängder, förgrundsklustret blir nästan genomskinligt, så att bakgrundsgalaxen syns tydligare. Det är nu lättare att identifiera hur den bakgrundsgalaxen har förvrängts. Kredit:NASA/ESA/ESO/Richard Massey (Durham University)
"Samtidigt fortsätter jakten på mörk materia för att avslöja dess natur.
"Så länge mörk materia inte interagerar med universum runt det, vi har svårt att räkna ut vad det är."
Universum består av cirka 27 procent mörk materia, medan resten till stor del består av den lika mystiska mörka energin. Normal materia, som planeter och stjärnor, bidrar med en relativt liten fem procent av universum.
Det tros finnas ungefär fem gånger mer mörk materia än alla andra partiklar som vetenskapen förstår, men ingen vet vad det är.
Dock, mörk materia är en viktig faktor för hur universum ser ut idag, som utan den begränsande effekten av dess extra gravitation, galaxer som vår Vintergatan skulle kasta sig isär när de snurrar.
I denna senaste studie, forskarna använde Atacama Large Millimeter Array (ALMA) i Chile, Sydamerika, för att se Abell 3827-klustret.
ALMA uppfattade det förvrängda infraröda ljuset från en orelaterade bakgrundsgalax, avslöjar platsen för den annars osynliga mörka materien som förblev oidentifierad i deras tidigare studie.
Forskningsförfattare professor Liliya Williams, vid University of Minnesota, sa:"Vi fick en bild med högre upplösning av den avlägsna galaxen med ALMA än från till och med Hubble Space Telescope.
"Den mörka materiens verkliga position blev tydligare än i våra tidigare observationer."
Medan de nya resultaten visar att mörk materia stannar kvar i sin galax, forskarna sa att det inte nödvändigtvis betydde att mörk materia inte interagerar. Mörk materia kan bara interagera väldigt lite, eller den här speciella galaxen kanske rör sig direkt mot oss, så vi skulle inte förvänta oss att se dess mörka materia förskjutas i sidled, tillade laget.
Flera nya teorier om icke-standardiserad mörk materia har uppfunnits under de senaste två åren och många har simulerats vid Durham University med hjälp av kraftfulla superdatorer.
Robertson, som är medförfattare till verket, och baserad på Durham University's Institute for Computational Cosmology, tillade:"Olika egenskaper hos mörk materia lämnar berättartecken.
"Vi kommer att fortsätta leta efter naturen för att ha gjort det experiment vi behöver, och för att vi ska se det från rätt vinkel.
"Ett särskilt intressant test är att interaktioner mellan mörk materia gör klumpar av mörk materia mer sfäriska. Det är nästa sak vi ska leta efter."
För att mäta mörk materia i hundratals galaxhopar och fortsätta denna undersökning, Durham University har precis slutat hjälpa till att bygga det nya SuperBIT-teleskopet, som får en klar bild genom att stiga över jordens atmosfär under en gigantisk heliumballong.
Forskningen finansierades av Royal Society och Science and Technology Facilities Council i Storbritannien och NASA. Resultaten kommer att visas i en ny artikel i tidningen Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society .
