Hongkongin yliopisto ja Pekingin normaalikoulu tutkivat ultrakevyttä pimeää ainetta

Hongkongin yliopiston fysiikan ja tähtitieteen laitokset yhteistyössä Pekingin normaalikoulun tutkijoiden kanssa ovat kehittäneet uuden menetelmän ultrakevyen pimeän aineen tutkimiseen. Tutkimuksessa käytettiin kolmiulotteista aaltomallinnusta ennustamaan, miten ultrakevyt pimeä aine vaikuttaa gravitaatiolinssien muodostamiin kuviin.

Tämä on ensimmäinen kerta, kun kolmiulotteista aaltomallinnusta on suoraan sovellettu ultrakevyen pimeän aineen vaikutusten ennustamiseen gravitaatiolinssien kuvantamisessa. Menetelmä tarjoaa uuden tavan hyödyntää korkean resoluution gravitaatiolinssihavaintoja pimeän aineen ominaisuuksien tutkimiseksi. Tulokset on julkaistu "The Astrophysical Journal Letters" -lehdessä.

Pimeän aineen arvioidaan muodostavan noin 85 prosenttia maailmankaikkeuden aineesta. Se ei säteile, ime tai heijasta valoa, ja sen olemassaolo havaitaan ainoastaan gravitaatiovaikutusten kautta. Viime vuosikymmenen aikana yhä useammat tähtitieteelliset todisteet ovat viitanneet siihen, että pimeä aine saattaa koostua ultrakevyistä hiukkasista, joiden kollektiivinen käyttäytyminen muistuttaa aaltoja.

Tutkimusryhmä vertasi mallinnustuloksiaan laajaan kvasaarihavaintoaineistoon. Simulaatioiden perusteella malli, joka perustui ultrakevyen pimeän aineen aaltomaisiin vuorovaikutuksiin, ennusti linssikuvien sijainnit tarkemmin kuin perinteisemmät mallit. Tämä viittaa siihen, että gravitaatiolinssijärjestelmät voivat toimia testialustana ultrakevyiden pimeän aineen malleille tulevaisuudessa. Tutkijat aikovat jatkossa tutkia, aiheuttaako ultrakevyt pimeä aine myös kirkkausvaihteluita gravitaatiolinssien useisiin kuviin.