יש ביקום יותר חומר אפל מחומר רגיל, והם בדרך כלל כולם מתערבבים בגלקסיות. בהתנגשות בין אשכולות גלקסיה ענקיים, ענני גז חמים באשכולות נתקלים בחיכוך כשהם עוברים זה בזה, ומפרידים ביניהם מהכוכבים. גם החומר האפל לא מושפע מחיכוך זה, ולכן אסטרונומים הצליחו לחשב את השפעת כוח המשיכה שלו על חומר רגיל.
חומר אפל וחומר רגיל נפרקו זה מזה על ידי התנגשות אדירה של שני מקבצי גלקסיות גדולות. התגלית, באמצעות מצפה הרנטגן של צ'נדרה של נאס"א וטלסקופים אחרים, מעידה עדות ישירה לקיומו של חומר אפל.
"זה האירוע הקוסמי האנרגטי ביותר, מלבד המפץ הגדול שאנחנו יודעים עליו", אמר חבר הצוות מקסים מרקביץ 'מהמרכז לאסטרופיזיקה של הרווארד-סמיתסוניאן בקיימברידג', מסה.
תצפיות אלה מספקות את העדויות החזקות ביותר שעדיין לכך שרוב החומר ביקום אפל. למרות עדויות רבות לחומר אפל, ישנם מדענים שהציעו תיאוריות אלטרנטיביות לכוח הכבידה בהן היא חזקה יותר במאזניים בין-גלקטיים ממה שחזה ניוטון ואיינשטיין, ובכך מסלקת את הצורך בחומר אפל. עם זאת, תיאוריות כאלה אינן יכולות להסביר את ההשפעות הנצפות של התנגשות זו.
"יקום שנשלט על ידי דברים אפלים נראה מגונה, ולכן רצינו לבדוק אם יש פגמים בסיסיים בחשיבה שלנו," אמר דאג קלואי מאוניברסיטת אריזונה בטוסון ומנהיג המחקר. "תוצאות אלה מהוות הוכחה ישירה לכך שקיים חומר אפל."
באשכולות גלקסיות החומר הרגיל, כמו האטומים המרכיבים את הכוכבים, כוכבי הלכת וכל מה שעל כדור הארץ, הוא בעיקר בצורה של גז חם וכוכבים. מסת הגז החם בין הגלקסיות גדולה בהרבה ממסת הכוכבים בכל הגלקסיות. חומר נורמלי זה כרוך באשכול בכוח המשיכה של מסה גדולה עוד יותר של חומר אפל. ללא חומר אפל, שאינו נראה וניתן לגלות רק באמצעות כוח המשיכה שלו, הגלקסיות הנעות במהירות והגז החם ינועו במהירות זו מזו.
לצוות הוענקו יותר ממאה שעות בטלסקופ צ'נדרה כדי לצפות באשכול הגלקסיה 1E0657-56. האשכול מכונה גם אשכול הכדורים, מכיוון שהוא מכיל ענן מרהיב בצורת כדורי גז של מאות מיליון מעלות. תמונת הרנטגן מראה כי צורת הכדור נובעת מרוח שנוצרה כתוצאה מהתנגשות במהירות גבוהה של אשכול קטן יותר עם גדול יותר.
בנוסף לתצפית צ'נדרה, טלסקופ החלל האבל, הטלסקופ הגדול מאוד של מצפה הכוכבים האירופי והטלסקופים האופטיים מגלן שימשו לקביעת מיקום המסה באשכולות. זה נעשה על ידי מדידת ההשפעה של עדשות הכבידה, שם כוח המשיכה מהצבירים מעוות אור מגלקסיות הרקע כפי שחזה תורת היחסות הכללית של איינשטיין.
הגז החם בהתנגשות זו הואט על ידי כוח גרור, בדומה להתנגדות אוויר. לעומת זאת, החומר האפל לא האט בגלל ההשפעה, מכיוון שהוא אינו מתקשר ישירות עם עצמו או עם הגז אלא דרך כוח הכבידה. זה הביא להפרדת החומר האפל והנורמלי שנראה בנתונים. אם הגז החם היה המרכיב המסיבי ביותר באשכולות, כפי שהוצע על ידי תיאוריות הכבידה האלטרנטיביות, לא ניתן היה לראות הפרדה כזו. במקום זאת יש צורך בחומר אפל.
"זה סוג התוצאה שתיאוריות עתידיות יצטרכו לקחת בחשבון", אמר שון קרול, קוסמולוג מאוניברסיטת שיקגו, שלא היה מעורב במחקר. "כשאנו עוברים קדימה להבנת הטבע האמיתי של החומר האפל, לא ניתן יהיה להתעלם מתוצאה חדשה זו."
תוצאה זו מעניקה גם למדענים ביטחון רב יותר שכוח הכבידה הניוטוני המוכר בכדור הארץ ובמערכת השמש עובד גם על מאזני הענק של אשכולות הגלקסיה.
"סגרנו את הפרצה הזו על כוח המשיכה, והתקרבנו מתמיד לראות את העניין הבלתי נראה הזה," אמר קלו.
תוצאות אלה מתפרסמות בגיליון הקרוב של מכתבי העיתון Astrophysical. מרכז טיסת החלל במרשל של נאס"א, האנטסוויל, אלג'יניה, מנהל את תוכנית צ'נדרה עבור מנהלת משימת המדע של הסוכנות. המצפה האסטרופיזי של סמיתסוניאן שולט בפעולות מדע וטיסות ממרכז הרנטגן של צ'נדרה, קיימברידג ', מסה.
המקור המקורי: מהדורת החדשות של צ'נדרה
