Nowe badanie Spitzer Space Telescope NASA sugeruje, że galaktyki tworzą się w skupiskach ciemnej materii. Nowe badanie Spitzera wykazało, że ilość ciemnej materii otaczającej odległe galaktyki jest zaskakująco stała.
Zacznij od dużej ilości ciemnej materii, a następnie dodaj gazu. Pozostaw miksturę na chwilę, a galaktyka powinna powstać z ciasta.
Tego prostego przepisu na wypiekanie galaktyk nie można wykonać w domu, ale odzwierciedla to, czego astronomowie dowiadują się o tworzeniu galaktyk. Podobnie jak pieczenie chleba z drożdżami, tajemnicza substancja we wszechświecie zwana ciemną materią jest niezbędna do wzrostu galaktyki.
Teraz nowe badanie z kosmicznego teleskopu Spitzer NASA udoskonala to, co wiadomo na temat tego niezbędnego składnika galaktyk. Sugeruje to, że ciemna materia jest nie tylko niezbędna, ale minimalna ilość materiału musi być obecna, zanim galaktyka może się uformować. Wszystko to oznaczałoby brak galaktyki - kosmiczny odpowiednik nieudanego bochenka chleba.
„Galaktyki rodzą się w ogromnych skupiskach ciemnej materii” - powiedział dr Duncan Farrah z Cornell University, Ithaca, N.Y. „Stwierdzamy, że skupiska te wydają się niezwykle spójne pod względem wielkości od galaktyki do galaktyki”. Farrah jest głównym autorem artykułu opisującego to i inne ustalenia w najnowszym numerze Astrophysical Journal Letters.
Jak sama nazwa wskazuje, ciemna materia nie emituje światła, więc żaden konwencjonalny teleskop nie może jej zobaczyć. Tak zwana normalna materia, która obejmuje rośliny i ludzi oraz wszelkiego rodzaju obiekty kosmiczne, emituje promieniowanie elektromagnetyczne lub światło. We wszechświecie jest około pięć razy więcej ciemnej materii niż normalnej materii.
Jednak ciemna materia ma masę, co oznacza, że może wywierać holowniki grawitacyjne na normalną materię.
„Ciemna materia ma grawitację, więc przyciąga coraz więcej ciemnej materii oprócz„ normalnego ”gazu”, powiedział współautor dr Jason Surace z NASA Spitzer Science Center z California Institute of Technology w Pasadenie. „Wiemy, że gaz ostatecznie skrapla się w gwiazdy tworzące galaktyki, ale badanie Spitzera sugeruje, że tak się nie dzieje, dopóki ciemna materia nie osiągnie masy krytycznej”.
Farrah i jego koledzy wykorzystali dane z szeroko zakrojonego badania pozagalaktycznego w podczerwieni Spitzera, aby zbadać setki odległych obiektów, zwanych galaktykami w podczerwieni, zlokalizowanymi w odległości miliardów lat świetlnych. Te młode galaktyki są niezwykle jasne i wypełnione dużą ilością zakurzonych formacji gwiazd.
Początkowo naukowcy postanowili lepiej zrozumieć, w jaki sposób młode galaktyki i ciemna materia ewoluują i agregują się w gigantyczne gromady dojrzałych galaktyk, które dominują w naszym współczesnym wszechświecie. „Można by pomyśleć, że galaktyki są po prostu rozmieszczone losowo na niebie, jak na przykład rzucenie garści piasku na podłogę”, powiedział Farrah. „Ale tak nie jest, a przyczyną może być to, że ciemna materia gromadząca się wokół młodych galaktyk przyciąga się jak klej.”
Określając, jak mocno galaktyki w podczerwieni zaczęły się grupować, Farrah i jego koledzy byli w stanie pośrednio zmierzyć, ile „kleju” ciemnej materii jest obecnych. Im ściślejsze zgrupowanie, tym więcej ciemnej materii. Dokonali tego obliczenia dla dwóch partii galaktyk w różnych odległościach od Ziemi.
Wtedy zauważyli coś dziwnego. Dla każdej badanej galaktyki, bez względu na to, jak daleko, zdawało się, że otaczają ją gromady ciemnej materii mniej więcej tego samego rozmiaru, co odpowiada 10 bilionom mas Słońca. Ponieważ astronomowie nie znaleźli żadnych galaktyk sprzężonych z mniej niż 10 bilionami mas Słońca ciemnej materii, uważają, że ta ilość musi być minimum niezbędnym do powstania galaktyki w podczerwieni.
„Te grudki ciemnej materii mogą być jak nasiona, które rodzą odległe galaktyki” - powiedział Surace. „Podobne galaktyki w naszym pobliskim wszechświecie kształtują się w zupełnie inny sposób, więc to, czego się uczymy, odnosi się do innej epoki w naszym wszechświecie, daleko wstecz w czasie kosmicznym”.
To, czy inne typy galaktyk mogą również powstać w podobny sposób, jest stałym pytaniem w astronomii. Poprzednie badania wysokoenergetycznych galaktyk zwanych kwazarami wskazywały, że obiekty te wymagają także minimalnej masy ciemnej materii do wzrostu. Tylko w tym przypadku początkowe „ciasto” galaktyk nie było tak gęste, około czterech do pięciu bilionów mas Słońca.
Wygląda na to, że astronomowie będą musieli poczekać trochę dłużej, zanim wszechświat zrezygnuje z najlepiej zachowanych przepisów rodzinnych.
Oryginalne źródło: NASA News Release
