Regardez une galaxie, que voyez-vous? Probablement beaucoup d'étoiles. Et enterré parmi ces étoiles, si vous regardez assez attentivement, vous pourriez trouver des planètes, des trous noirs, des nains blancs, des astéroïdes et toutes sortes de grosses cotes et de bouts assortis. Le milieu galactique habituel.
Ce que vous ne verriez pas, c'est ce que la plupart de cette galaxie est vraiment fait de. Vous ne verriez pas l'invisible, le caché. Vous ne verriez pas la majeure partie de cette masse galactique. Vous ne verriez pas la matière noire.
Les questions les plus sombres
La matière noire est une forme hypothétique de matière, et dans cette hypothèse, vous nagez en ce moment. Pour autant que nous puissions en juger, sur la base de décennies d'observations minutieuses et minutieuses de tout, depuis le mouvement des étoiles au sein des galaxies jusqu'au mouvement des galaxies au sein des amas jusqu'aux premiers moments du big bang jusqu'à la croissance de la structure à travers l'univers entier (c.-à-d. , nous avons vraiment travaillé dur), notre cosmos n'est pas ce qui semble en surface.
Résultat principal: la plupart des matières brutes de notre univers n’interagissent tout simplement pas avec la lumière. Son nom habituel est «matière noire», mais un meilleur nom pourrait être invisible matière. Nous ne savons pas exactement de quoi il s'agit (nous travaillons toujours sur ce morceau), mais la matière noire semble être une sorte de particule microscopique qui inonde chaque galaxie, leur conférant une masse supplémentaire. Parce que cette matière sombre n'interagit pas avec la lumière, elle ne ressent rien à voir avec la force électromagnétique, ce qui signifie qu'elle passe simplement à travers la matière normale sans remarquer ou se soucier d'un seul bit.
Le poids de rien
Aussi puissante que soit cette matière noire pour expliquer les problèmes profonds et déroutants de l'univers, elle présente quelques faiblesses. Plus particulièrement, lorsque les astrophysiciens exécutent des simulations informatiques de la croissance des galaxies - en suivant leur formation et leur évolution au cours de milliards d'années en utilisant toute la physique connue qui fait de la galaxie une galaxie - ils constatent que la matière noire a tendance à vraiment, s'accumulent vraiment à des densités obscènes élevées au centre de ces galaxies.
C'est une prédiction fine et dandy en soi, mais elle ne correspond pas tout à fait aux observations. Bien que nous ne puissions pas voir directement la matière noire (rappelez-vous: invisible), nous pouvons voir ses effets sur tout le reste, y compris la matière normale. La matière noire ne joue peut-être pas le jeu électromagnétique, mais elle parle à la gravité, car la gravité est super conviviale et est capable de parler à chaque lambeau de masse et d'énergie dans l'univers entier.
Donc, si vous remplissez une galaxie de matière noire et que la matière noire a tendance à s'agglutiner beaucoup au centre, alors il y aura beaucoup de poids au centre de la galaxie, attirant le gaz environnant. Au fur et à mesure que ce gaz se comprime sur le cœur, il rétrécit et s'effondre, déclenchant des événements de formation d'étoiles massifs, faisant surgir des portées de nouvelles étoiles.
En d'autres termes, les noyaux des galaxies devraient avoir des tas sur des tas moléculaires de gaz et d'étoiles. Et bien que les centres galactiques soient des endroits très riches, ils ne sont pas cette riches.
La conclusion de cela, c'est que la prédiction banale sur le comportement de la matière noire dans les noyaux galactiques n'est pas toute l'histoire. Puisque nous avons tant d'autres bonnes raisons de croire que la matière noire est une chose, la question devient: qu'est-ce qui la fait sortir du noyau?
Secouer les choses
Si dix problèmes de physique théorique posent problème, ils trouveront une douzaine de solutions. Et dans le cas de la "cuspiness" des noyaux de matière noire, ils ont réussi à sortir toutes sortes d'explications amusantes. Peut-être que la matière noire est plus exotique que nous le pensions, capable d'interagir légèrement avec elle-même à travers une nouvelle cinquième force de la nature, se lissant dans le noyau. Peut-être que la matière noire est juste un peu naturellement chaude et énergique, et a du mal à se regrouper au centre.
Aussi cool que soient ces options, l'explication est peut-être quelque chose de plus banal. La matière noire peut influencer le comportement de la matière normale par gravité, et il en va de même en sens inverse. Bien que substantiellement moins volumineux que leurs homologues sombres, la matière régulière de notre univers peut tirer et tirer et répandre tout le reste, même si ce n'est qu'un tout petit peu.
Récemment, une équipe d'astronomes a étudié plusieurs populations de galaxies naines, où le lien entre la matière noire et la matière normale pouvait être examiné plus facilement. Ils ont utilisé ces échantillons pour rechercher toute relation entre la formation d'étoiles et la densité centrale. Dans ce scénario, si une galaxie a connu beaucoup de formation récente d'étoiles, déclenchant des vents explosifs de supernova et d'autres explosions capricieuses, alors cela chasserait beaucoup de matière normale du noyau, et la gravité ferait son travail et tirerait une partie de la matière noire avec les trucs normaux.
L'étude a révélé un résultat intrigant: les galaxies naines avec beaucoup de formation récente d'étoiles («récentes» se situant au cours des six derniers milliards d'années) avaient des densités centrales plus lisses, tandis que leurs frères et sœurs moins actifs étaient beaucoup plus cuspides dans leurs centres, favorisant cette hypothèse que la matière normale peut en effet influencer l'obscurité. Bien que cela ne résout pas complètement l'énigme de la nature de la matière noire, c'est un pas en avant substantiel.
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