Even fascinerend als mysterieus, donkere materie is een van de grootste raadsels van de astrofysica en kosmologie. Men denkt dat het 90 procent van de materie in het heelal uitmaakt, maar het bestaan ​​ervan is slechts indirect aangetoond, en is onlangs in twijfel getrokken. Nieuw onderzoek uitgevoerd door SISSA neemt de recente twijfels over de aanwezigheid van donkere materie in sterrenstelsels weg, het weerleggen van de empirische relaties ter ondersteuning van alternatieve theorieën. De studie, gepubliceerd in de Astrofysisch tijdschrift , biedt ook nieuwe inzichten in het begrijpen van de aard van donkere materie en de relatie met gewone materie.

Van de uitdijing van het heelal tot de beweging van sterren in de sterrenstelsels, er zijn veel verschijnselen die niet kunnen worden verklaard door de aanwezigheid van alleen baryonische materie. De aantrekkingskracht die door materie wordt gegenereerd, is onvoldoende om waarneembare zwaartekrachtseffecten te verklaren. Dit had geleid tot de theorie van het bestaan ​​van niet-detecteerbare donkere materie, en het idee dat sterrenstelsels zijn ingebed in hun bolvormige halo.

"Drie jaar geleden, een paar collega's van Case Western Reserve University trokken ons begrip van het universum en het diepgaande werk van veel onderzoekers sterk in twijfel, twijfel zaaien over het bestaan ​​van donkere materie in sterrenstelsels, " legt Chiara Di Paolo uit, een doctoraalstudent astrofysica aan SISSA. "Het analyseren van de rotatiecurven van 153 sterrenstelsels, voornamelijk de 'klassieke' spiraalvorm, ze verkregen een empirische relatie tussen de totale zwaartekrachtversnelling van de sterren (waargenomen) en de component die we zouden waarnemen in de aanwezigheid van alleen gewone materie in de klassieke Newtoniaanse theorie. Deze empirische relatie, die geldig leek in alle sterrenstelsels die ze analyseerden en bij elke galactische straal, motiveerde de verklaring van zwaartekrachtversnelling zonder noodzakelijkerwijs donkere materie in twijfel te trekken, maar betrokken, bijvoorbeeld, theorieën van gemodificeerde zwaartekracht zoals gemodificeerde Newtoniaanse dynamiek (MOND)."

Di Paolo en haar medewerkers wilden deze relatie verifiëren, het analyseren van de rotatiekrommen van andere sterrenstelsels dan de klassieke spiraalvormige soort - 72 sterrenstelsels met een lage oppervlaktehelderheid (LSB) en 34 dwergschijfstelsels. Ze produceerden meer uitgebreide resultaten, een relatie vinden, die, naast de totale zwaartekrachtversnelling en zijn gewone component, omvat ook de galactische straal en de morfologie van de sterrenstelsels.

"We hebben de relatie tussen totale versnelling en zijn gewone component in 106 sterrenstelsels bestudeerd, het verkrijgen van andere resultaten dan eerder waargenomen, " legt Paolo Salucci uit, hoogleraar astrofysica aan SISSA en een van de onderzoeksauteurs. "Dit toont niet alleen de onnauwkeurigheid van de eerder beschreven empirische relatie aan, maar neemt ook de twijfel weg over het bestaan ​​van donkere materie in de sterrenstelsels. Bovendien, de nieuwe gevonden relatie zou cruciale informatie kunnen opleveren over het begrip van de aard van deze onbepaalde component."