Hur snabbt rinner mörk materia jorden? Att bestämma sin hastighet har viktiga konsekvenser för modern astrofysisk forskning. För första gången kunde forskare komma nära att lösa problemet genom att titta på galaxens antika stjärnor.
Gamla stjärnor fungerar som synliga hastighetsmätare för osynlig mörk materia, bestämmer fördelningen av hastighet nära jorden. Mörk materia är inte synlig, eftersom det inte avger ljus, så du måste vända dig till andra föremål för att studera det.
För att bestämma när stjärnor beter sig som osynliga och oupptäckta partiklar av mörk materia, använde forskarna datasimuleringar. Hypotesen var att det finns vissa undergrupper av stjärnor som av någon anledning motsvarar rörelserna i mörk materia.
För att testa idén, var vi tvungna att skapa ett stort antal grafer och jämföra de olika egenskaperna hos mörk materia med egenskaperna hos olika undergrupper av stjärnor. Genombrottet hände när man jämförde den första kategorin med en annan mängd metallicitet i föremålen. Det visar sig att mörkmassans kurva är perfekt kombinerad med stjärnorna med minsta mängd tungmetaller.
Metallicitet kan tjäna som ett stjärnmärke, eftersom metaller och andra tunga element bildas i supernova- och neutronstjärnfusioner. Små galaxer kopplade till Vintergatan, brukar ha ett relativt mindre antal av dessa tunga element.
Varför är detta viktigt?
De försöker hitta mörk materia sedan 2009. För att göra detta lagdes ett mycket tätt material (ofta xenon) på ett stort djup och väntade på att mörk materia skulle läcka genom planeten för att fixa kontakten. Men det är en svår process. Om en partikel av mörk materia är mindre massiv än en kärna, kommer den senare inte att flytta mycket i en kollision, vilket innebär att vi inte kommer att märka resultatet.
Därför är det viktigt att begränsa hastigheten på mörk materia. Om dess partiklar är långsamma och lätta, kommer de att ha tillräckligt med kinetisk energi för att förskjuta substansernas kärnor. Men om hastigheten är högre, blir avkastningen större.
Det är därför som den nya studien bestämde sig för att använda hastigheten, vilket kommer att bidra till att förstå varför experimenten med direkt detektering ännu inte har givit resultat. Forskare väntar på ny information från Gaia ESA-teleskopet, som har tittat på Vintergatan sedan 2014. Hittills har de släppt endast information om en liten stellarsubset, men den kompletta uppsättningen innehåller information om en miljard objekt.
