Темната материја е невидливата супстанција за која физичарите велат дека не можеме да ја видиме, но сепак сочинува пет шестини од нештата во нашиот универзум. Еден од најголемите предизвици на современата физика е постигнување на начин за директно мерење на темната материја, чиешто постоење само индиректно го препознаваме преку нејзините гравитациски ефекти низ универзумот. Всушност, нашите набљудувања на универзумот не би имале смисла без темната материја. Но, одговорот на тоа што точно претставува оваа мистериозна материја е нешто за што физичарите со децении расправаат (види Потрагата по честички од темната материја во ќор-сокак?, Ново сознание за структурата и густината на материјата во универзумот, Од што се состои темната материја?, Потрага по честички носители на темна материја, Дали негативната материја ги обединува темната материја и темната енергија?, Нова метода за проучување на природата на темната материја, Сознанија за темната материја, Објавена досега најголемата мапа на темната материја во универзумот, итн.).

Во системот HS 0810+2554 може да се видат повеќе слики од позадинска слика создадена со гравитациони леќи. Фото: Вселенски телескоп Хабл / НАСА / ЕСА

Главни конкуренти се т.н. WIMP (weakly-interacting massive particles), односно масивните честички со слаба интеракција или аксиони, екстремно лесни бозони. Теоретски , аксионите би требало да изгледаат како да делуваат налик на бранови, додека WIMP треба да изгледа дека делуваат како дискретни честички. Без директно пронаоѓање на темна материја во експеримент (како експериментот SABRE, од кој едната половина е лоциран во државата Викторија во Австралија, а другата половина во Италија), многу е тешко да се направи разлика помеѓу двете можности. Сега, искривувањето на светлината додека поминува покрај една галаксија оддалечена речиси девет милијарди светлосни години ни овозможува нов увид во проблемот . Тимот предводен од докторантот по астрофизика на УХК, Алфред Амрут, се фокусирал на квазарот во центарот на галаксијата HS 0810+2554 за да ја тестира теоријата за аксионска наспроти WIMP ‘изведба’ на темната материја.

HS 0810+2554 е откриен во 2002 година од страна на вселенскиот телескоп Хабл и е одличен пример за гравитациска леќа – ефектот предизвикан од искривувањето на простор-времето опишано во Општата теорија на релативноста на Ајнштајн. Имено кога на патот на светлината која доаѓа кон нас ќе се најде масивен некој објект, како галаксија на пример, тој предизвикува “превиткување” на светлината што потекнува од извори зад него. Ефектот резултира со светлосен прстен во кој се распознаваат искривени слики на небесни објекти, а појавата е позната како Ајнштајнов прстен. Повеќе за неа може да прочитате во Како најлесно да ја сфатиме Ајнштајновата теорија за гравитацијата? и Гравитациски леќи.

Реконструирајќи го по пат на симулација реалниот изглед на Ајнштајновиот прстен околу HS 0810+2554  користејќи WIMP модел и аксионски модел за темната материја, Амрут успеал да утврди дека WIMP моделот не се совпаѓа со приказот додека сликата добиена со аксионски модел ги репродуцирала сите карактеристики на системот . Иако оваа студија не е конечна, досегашните резултати укажуваат дека за составот на темната материја поверојатен е аксионскиот модел.

Тимот на Амрут, исто така, забележува дека аксионскиот модел на темната материја е исто така подобар и при предвидувањето на многу други набљудувани астрономски ефекти.

Студијата е објавена деновиве во Nature Astronomy.