Astronomii au găsit o galaxie alcătuită din materie întunecată foarte departe de noi, la aproximativ 10 miliarde de ani-lumină de Pământ. Descoperirea ar putea oferi indicii cu privire la natura materiei întunecate. Detalii, în cele ce urmează.
Se crede că galaxiile asemănătoare Căii Lactee au avut nevoie de câteva miliarde de ani pentru a se forma prin alăturarea mai multor galaxii mici. Ca rezultat, se preconizează că ar trebui să existe mai multe galaxii pitice împrăştiate în jurul Căii Lactee. Cu toate acestea, foarte puţine dintre aceste mici relicve au fost observate, ceea ce a condus astronomii la concluzia că multe galaxii de acest gen fie au foarte puţine stele, fie sunt alcătuite aproape exclusiv din materie întunecată.
Într-o descoperire anunţată pe 18 ianuarie, o echipă de cercetători printre care se numără şi un doctorand la MIT, au găsit o galaxie pitică întunecată la aproximativ 10 miliarde de ani-lumină de Pământ. Este a doua galaxie de acest gen observată vreodată în afara regiunii locale a Universului din care face parte şi Calea Lactee (Grupul Local) şi este de departe cea mai îndepărtată.
În centrul acestei imagini cu infraroşu este o galaxie masivă roşie, aflată la 9,8 miliarde de ani-lumină de Pământ, ce acţionează ca o lupă cosmică, deformând lumina de la o galaxie şi mai îndepărtată. Observaţiile au fost făcute cu un telescop Keck-11 de 10 metri pe Mauna Kea, Hawaii.
Credit imagine: David Lagattuta / W. M. Observatorul Keck
Galaxia pitică descoperită recent este un satelit, ceea ce înseamnă că "se agaţă" de marginile unei galaxii mai mari. "Din mai multe motive, ea nu a reuşit să formeze nici un fel de stea şi, prin urmare, a rămas întunecată", spune Simona Vegetti, Pappalardo Fellow în cadrul Departamentului de Fizică al MIT şi autor principal al unui document pe tema studiului apărut pe 18 ianuarie în ediţia online a Nature.
Oamenii de ştiinţă susţin existenţa materiei întunecate pentru a putea explica observaţiile care sugerează faptul că masa Universului este mult mai mare decât ceea ce se poate estima pe baza materiei vizibile. Ei cred că materia întunecată ar trebui să includă aproximativ 25 la sută din masa Universului; cu toate acestea, deoarece particulele care alcătuiesc materia întunecată nu absorb sau emit lumină, acestea s-au dovedit până acum imposibil de detectat şi identificat.
Modelarea pe calculator sugerează că galaxia Calea Lactee ar trebui să aibă aproximativ 10.000 de galaxii satelit, dar numai 30 dintre ele au fost observate. "Este posibil ca multe dintre galaxiile satelit să fie alcătuite din materie întunecată, ceea ce le face imposibil de detectat. Pe de altă parte, poate fi vorba şi de o problemă cu modul în care gândim că s-au format galaxiile", spune Vegetti.
În cadrul noului studiu, Vegetti a lucrat cu fostul ei profesor coordonator de doctorat, profesorul Leon Koopmans de la Universitatea din Gröningen, Olanda; David Lagattuta şi profesorul Christopher Fassnacht de la Universitatea Statului California din Davis; Matthew Auger de la Universitatea Statului California din Santa Barbara şi John McKean de la Institutul de Radio-Astronomie din Olanda.
Echipa s-a orientat către la mai multe galaxii îndepărtate pentru a căuta sateliţii "întunecaţi", folosind o metodă numită efectul de lentilă gravitaţională. Pentru a folosi această tehnică, cercetătorii găsesc două galaxii aliniate una cu cealaltă, aşa cum sunt văzute de pe Pământ. Galaxia mai îndepărtată emite lumină care este deviată de galaxia mai apropiată (care acţionează ca o lentilă). Prin analiza modelelor razelor de lumină deviate de galaxia lentilă din faţă, cercetătorii pot determina dacă există galaxii satelit grupate în jurul acesteia şi pot măsura cât de masive sunt.
"Este foarte interesant faptul că avem la îndemână nu doar o metodă pentru a testa predicţiile modelului materiei întunecate reci, dar, de asemenea, că am descoperit nişte sateliţi întunecaţi cu o masă extrem de mică, de sute de ori mai îndepărtaţi în Univers comparativ cu grupul nostru local de galaxii," spune Koopmans.
Cercetătorii au folosit telescopul Keck II din Hawaii pentru a face observaţiile, profitând de o serie de echipamente optice speciale, care oferă imagini clare ale cerului. Ei au de gând să folosească aceeaşi metodă pentru a căuta mai multe galaxii satelit în alte regiuni ale Universului, despre care cred că ar putea ajuta la confirmarea sau infirmarea previziunilor lor cu privire la comportamentul materiei întunecate.
"Acum avem un satelit întunecat, dar să presupunem că nu vom găsi suficienţi. Va trebui ca atunci să schimbăm proprietăţile materiei întunecate", spune Vegetti. "Sau am putea găsi atât de mulţi sateliţi cât vedem în simulări, iar acest lucru ne va dovedi că materia întunecată are proprietăţile pe care noi credem că le are."
De exemplu, pentru că temperatura determină masa şi numărul de sateliţi care se formează, poate fi necesară ajustarea estimărilor actuale de temperatură pentru materia întunecată, dacă numărul de sateliţi întunecaţi găsiţi sunt mai puţini decât se estima.
"Existenţa acestei galaxii întunecate cu masă mică este în limitele a ceea ce ne aşteptam, dacă Universul este compus din materie întunecată, care are o temperatură scăzută. Cu toate acestea, mai mulţi sateliţi întunecaţi vor trebui să fie găsiţi pentru a confirma această concluzie”, spune Vegetti.
Andrey Kravtsov, profesor asociat de astronomie şi astrofizică, spune că noul studiu este o "contribuţie foarte valoroasă", la testarea în curs de desfăşurare a predicţiei că mici grupuri de materie întunecată ar trebui să fie găsite împrăştiate în jurul marginilor galaxiilor mari. "Incertitudinile sunt încă destul de mari, dar până în prezent abundenţa de grupuri este în acord cu aşteptările cu privire la modelele de formare a structurilor bazate pe scenariul materiei întunecate reci", spune Kravtsov, care nu a fost implicat în cercetare.
Articolul reprezintă traducerea articolului Astronomers find a dark matter galaxy far, far away, publicat pe site-ul web.mit.edu.
Traducere: Anamaria Spătaru
