Przełom w badaniu Drogi Mlecznej. Chodzi o grawitację

Ciemna materia to jedna z tajemnic Wszechświata. Jest jej dużo więcej niż zwykłej materii, z której zbudowane są gwiazdy czy planety (tzw. materii barionowej). Ale nikt nie wie, czym jest ciemna materia. O jej istnieniu astronomowie wnioskują na podstawie oddziaływań grawitacyjnych, jakie wywiera na zwykłą materię, a w szczególności na podstawie krzywych rotacji galaktyk i ruchów galaktyk w gromadach.

Większość gwiazd w Drodze Mlecznej znajduje się w dysku galaktycznym. Ale dookoła krążą rozciągnięte w przestrzeni zgrupowania gwiazd, zwane strumieniami gwiazd. Taki strumień powstaje, gdy grupa gwiazd wpada do galaktyki i zaczyna wokół niej krążyć, trzymana grawitacją. Siły grawitacyjne powodują rozciągnięcie gromady w cienkie pasmo. Źródłami gwiazd dla strumieni mogą być galaktyki karłowate lub gromady kuliste.

Od dawna astronomowie zastanawiali się, czy strumienie gwiazd mogłyby w sposób pośredni ujawnić istnienie ciemnej materii. Jednak najnowsze symulacje rodzą wątpliwości wobec prób łączenia strumieni gwiazd i ciemnej materii.

W przypadku Drogi Mlecznej większość strumieni gwiazd posiada nieregularności – przerwy i załamania. Istnieje przypuszczenie, że przyczyną tych przerw może być oddziaływanie grawitacyjne małych zgęszczeń ciemnej materii, tzw. subhalo. Jeżeli faktycznie tak by było, analiza zaburzeń w strumieniach gwiazd pozwoliłaby nam lepiej poznać ciemną materię.

W nowych badaniach skupiono się początkowo na czymś innym: próbowano poznać rolę galaktyki w kształtowaniu strumieni gwiazd. Dokonywano symulacji galaktyk o rozmiarach Drogi Mlecznej bez zgęszczeń ciemnej materii i umieszczano w nich strumienie gwiazd. Po symulowanych pięciu miliardach lat zaobserwowano nieregularności prawie w każdym strumieniu. Na 15 tysięcy strumieni gwiazd w czterech galaktykach jedynie 70 pozostało idealnie regularnych po pięciu miliardach lat. Czyli to sama galaktyka tworzyła nieregularności, nie były do tego potrzebne zgęszczenia ciemnej materii.

Naukowcy planują kolejny krok. W następnej symulacji chcą dodać zgęszczenia ciemnej materii, aby sprawdzić, czy wywoływane przez nie efekty są w jakiś sposób różne od efektów powodowanych przez galaktykę.

Być może uda się też porównać efekty symulacji i nowych obserwacji, które wykona Obserwatorium Very Rubin (w ostatnich miesiącach rozpoczęło przegląd nieba), gdyż spodziewane jest odkrycie przez nie wielu nowych strumieni gwiazd.

Publikacja ukazała się w czasopiśmie naukowym „The Astrophysical Journal”. Pierwszym jej autorem jest Arpit Arora z Uniwersytetu Waszyngtońskiego.

Źródło: PAP