Titta på en galax, vad ser du? Förmodligen många stjärnor. Nebulosor också. Och det är nog det. Ett helt gäng stjärnor och gas i en mängd färgglada sortiment; en fröjd för ögat. Och begravd bland dessa stjärnor, om du tittade noga noga, du kanske hittar planeter, svarta hål, vita dvärgar, asteroider, och alla möjliga sorters chunky odds och mål. Den vanliga galaktiska miljön.

Vad du inte skulle se är vad det mesta av den galaxen egentligen är gjord av. Du skulle inte se det osynliga, det gömda. Du skulle inte se huvuddelen av den galaktiska massan. Du skulle inte se den mörka materien.

Dark Matters Most

Mörk materia är en hypotetisk form av materia, och i den hypotesen simmar du i det just nu. Så vitt vi kan säga, baserat på årtionden av försiktig, noggranna observationer av allt från stjärnors rörelse i galaxer till rörelsen av galaxer i kluster till de tidiga ögonblicken av big bang till tillväxten av struktur över hela universum (d.v.s. vi har jobbat väldigt hårt med detta), vårt kosmos är inte vad det verkar på ytan.

Huvudresultatet:det mesta av det råa i vårt universum interagerar helt enkelt inte med ljus. Dess vanliga namn är "mörk materia, " men ett bättre namn kan vara osynlig materia. Vi är inte riktigt säkra på vad det är (vi jobbar fortfarande på den biten), men den mörka materian verkar vara någon sorts mikroskopisk partikel som översvämmar varje galax, genomsyra dem med extra massa. Eftersom denna mörka materia inte interagerar med ljus, det känns inte med den elektromagnetiska kraften att göra, vilket betyder att det helt enkelt passerar genom normal materia utan att märka eller bry sig en enda bit.

Ingentings vikt

Lika kraftfull som denna mörka materia är när det gäller att förklara djupa och förvirrande problem i universum, det har vissa svagheter. Mest anmärkningsvärt, när astrofysiker kör datorsimuleringar av tillväxten av galaxer – spårar deras bildning och utveckling under loppet av miljarder år med hjälp av all känd fysik som går till att göra en galax till en galax – finner de att den mörka materian tenderar att verkligen, verkligen klumpar ihop sig till obscent höga tätheter i mitten av dessa galaxer.

Det är en fin och snygg förutsägelse i sig, men det stämmer inte riktigt överens med observationer. Även om vi inte direkt kan se den mörka materien (kom ihåg:osynlig) kan vi se dess effekter på allt annat, inklusive normal materia. Den mörka materien kanske inte spelar det elektromagnetiska spelet, men det pratar med gravitationen, eftersom gravitationen är supervänlig och kan prata med varje bit av massa och energi i hela universum.

Så om du fyller upp en galax med mörk materia, och den mörka materien tenderar att klumpa sig mycket i mitten, då kommer det att finnas mycket vikt i mitten av galaxen, dra in den omgivande gasen. När den gasen komprimeras på kärnan, det kommer att krympa och kollapsa, utlöser massiva stjärnbildningshändelser, dyker upp kullar med nya stjärnor.

Med andra ord, galaxernas kärnor borde ha högar på molekylära högar av gas och stjärnor. Och även om galaktiska centra verkligen är mycket rika platser, de är inte så rika.

Slutsatsen av att den banala förutsägelsen om beteendet hos mörk materia i galaktiska kärnor är inte hela historien. Eftersom vi har så många andra goda skäl att tro att mörk materia är en sak, frågan blir:vad sparkar det ur kärnan?

Skakar om saker

Ge tio teoretiska fysik ett problem så kommer de med ett dussin lösningar. Och i fallet med "cuspiness" av mörk materia kärnor, de har lyckats få fram alla möjliga roliga förklaringar. Kanske är mörk materia mer exotisk än vi trodde, kan lätt interagera med sig själv genom en ny femte naturkraft, jämnar ut sig i kärnan. Kanske är mörk materia bara lite naturligt varm och energisk, och har svårt att bunta ihop sig i centrum.

Hur coola alternativen än är, kanske är förklaringen något mer vardaglig. Den mörka materien kan påverka beteendet hos normal materia via gravitationen, och detsamma gäller omvänt. Även om de är betydligt mindre skrymmande än deras mörka motsvarigheter, den vanliga materien i vårt universum kan dra och dra och sprida allt annat, även om det bara är en liten bit.

Nyligen studerade ett team av astronomer flera populationer av dvärggalaxer, där kopplingen mellan mörk och normal materia lättast kunde undersökas. De använde dessa prover för att leta efter alla samband mellan stjärnbildning och central densitet. I detta scenario, om en galax upplevde mycket stjärnbildning nyligen, utlöser explosiva supernovavindar och andra temperamentsfulla utbrott, då skulle det driva ut massor av normal materia ur kärnan, och gravitationen skulle göra sitt och dra en del av den mörka materien tillsammans med de vanliga sakerna.

Studien fann ett spännande resultat:Dvärggalaxer med mycket nya stjärnbildningar ("senaste" har varit inom de senaste sex miljarderna åren) hade jämnare centrala tätheter, medan deras mindre aktiva syskon var mycket mer omtänksamma i sina centra, gynnar denna hypotes att normal materia verkligen kan påverka mörkret. Även om detta inte helt löser gåtan om mörk materias natur, det är ett stort steg framåt.