Lika fascinerande som mystiskt, mörk materia är en av astrofysikens och kosmologins största gåtor. Det tros stå för 90 procent av materien i universum, men dess existens har visats endast indirekt, och har nyligen ifrågasatts. Ny forskning utförd av SISSA tar bort den senaste tidens tvivel om närvaron av mörk materia i galaxer, motbevisa de empiriska relationerna till stöd för alternativa teorier. Studien, publiceras i Astrofysisk tidskrift , ger också nya insikter om att förstå den mörka materiens natur och dess förhållande till vanlig materia.

Från universums expansion till stjärnors rörelse i galaxerna, det finns många fenomen som inte kan förklaras enbart med närvaron av baryonisk materia. Den attraktionskraft som genereras av materia är otillräcklig för att förklara observerbara gravitationseffekter. Detta hade lett till teorin om existensen av oupptäckbar mörk materia, och tanken att galaxer är inbäddade i dess sfäriska halo.

"Tre år sedan, några kollegor vid Case Western Reserve University ifrågasatte starkt vår förståelse av universum och många forskares djupgående arbete, tvivlar på existensen av mörk materia i galaxerna, " förklarar Chiara Di Paolo, doktorand i astrofysik vid SISSA. "Analysera rotationskurvorna för 153 galaxer, främst den "klassiska" spiraltypen, de fick ett empiriskt samband mellan stjärnornas totala gravitationsacceleration (observerad) och den komponent som vi skulle observera i närvaro av endast vanlig materia i den klassiska Newtonska teorin. Detta empiriska förhållande, vilket verkade giltigt i alla galaxer de analyserade och vid vilken galaktisk radie som helst, motiverade förklaringen av gravitationsacceleration utan att nödvändigtvis ifrågasätta mörk materia, men involverar, till exempel, teorier om modifierad gravitation som modifierad Newtonsk dynamik (MOND)."

Di Paolo och hennes medarbetare ville verifiera detta förhållande, analyserar rotationskurvorna för andra galaxer än den klassiska spiraltypen – 72 galaxer med låg ytljusstyrka (LSB) och 34 dvärgskivgalaxer. De gav mer utökade resultat, hitta en relation, som, förutom total gravitationsacceleration och dess vanliga komponent, involverar också den galaktiska radien och galaxernas morfologi.

"Vi har studerat sambandet mellan total acceleration och dess vanliga komponent i 106 galaxer, få andra resultat än de som tidigare observerats, " förklarar Paolo Salucci, professor i astrofysik vid SISSA och en av forskningsförfattarna. "Detta visar inte bara det inexakta i det empiriska förhållandet som tidigare beskrivits utan tar bort tvivel om förekomsten av mörk materia i galaxerna. Dessutom, det nya förhållandet som hittats kan ge avgörande information om förståelsen av denna obestämda komponents natur."