Ciemna materia to MACHO?

Ciermna materia w halo galaktycznym powinna znajdować się w masywnych zwartych obiektach halo: Massive Compact Halo Objects - MACHO). 

Polowania na MACHO

Sprytną metodą wykrywania takich obiektów w Drodze Mlecznej w 1986 roku zaproponowal Bogdan Paczyński, astronom pracujący w Warszawie i W Princeton. Obserwując gwiazdy pobliskiej galaktyki, powinniśmy zauważyć tu i ówdzie nagle pojaśnienie gwiazdy, gdy niewidzialny ruchorny MACHO przetnie linię widzenia. Obecnie astronomowie ciągle śledzą 8 milionéw gwiazd w naszej satelickiej galaktyce, Wielkim Obłoku Magellana, czekając na pojaśnienia. Po kilkuletnich wysiłkach odkryto kilkanaście przypadków soczewkowania.

Czas pojaśnienia zależy od masy. ciemnego ciała, jego odległości od nas oraz jego prędkości. Jeśli MACHO  ma masę równą jednej dziesiątej masy Slońca i porusza się z prędkością 100 km/s w odległości 10 kiloparseków, to gwiazda najpierw pojaśnieje na okres około miesiąca, po czym w ciągu nastęnego miesiąca powróci do swojej normalnej jasności.

Jakie to obiekty?

Przypadki soczewkowania najprawdopodobniej ujawnily obecność obiektów typu MACHO. Co wiemy o ich masach? Obserwacje wskazują na masy rzędu kilku dziesiątych masy słonecznej. Krótkotrwałe pojaśnienia są bardzo trudne do wykrycia, obecnie więc ta metoda nie może wykazać bardzo małych ciał o masie mniejszej od 1 milionowej masy słonecznej (czyli porównywalnych z masą Ziemi). Nadal nie wiadomo, jaka część masy halo znajduje się w MACHO, lecz być może nawet połowa. Przy pomocy zadziwiająco małych teleskopów (o średnicach od 40 cm do
1 m) i najnowocześniejszych systemów komputerowych można już dziś dostrzec tajemniczą skladową materii.

Czy kwazary pokazują ciemną materię?

Jeszcze na zakończenie chciałem podjąć wątek innej wskazówki mówiącej nam to i owo o obecności ciemnej materii. Mianowicie silnie poczerwienione kwazary i słabo poczerwienione galaktyki występują obok siebie na niebie znacznie częściej niż można byłoby tego oczekiwać na podstawie przypadkowej zbieżności. Lecz czy oznacza to, iż istnieje dodatkowa anomalna składowa poczerwienienia kosmologicznego? Być może, ale prawdopodobnie soczewki grawitacyjne w halo położonych bliżej galaktyk powodują pojaśnienie kwazarów i obserwowaną koincydencję. Kwazary Arpa leżą zazwyczaj w rzutowanej odległości 60-100 kiloparseków od centrum "związanej z nimi" galaktyki. Oznacza to, iż jeżeli kwazary są obiektami bardzo odległymi, ich światło przechodzi przez masywne halo pobliskiej galaktyki. Jeżeli halo zawiera odpowiednio ułożoną ciemną materię, obiekty Arpa mogą być mirażami wytworzonymi przez soczewkowanie grawitacyjne.

Obliczono jdnak, iż mikrosoczewkowanie przez słabe gwiazdy w halo nie może wykazać obserwowanej liczby powiązań kwazarów z galaktykami. Wynika to z tego, iż gwiazdy dość szybko się poruszają i przecinają linię widzenia: jasność kwazara powinna spaść w ciągu roku, podczas gdy obiekty Arpa na niebie świecą jak dawniej.