Czasami trudno jest owinąć głowę. Choć Ziemia może wydawać się nieruchoma, porusza się ze średnią prędkością 29,78 km / s (107 200 km / h; 66600 mil / h). A jednak nasza planeta nie ma nic na samym Słońcu, które porusza się wokół centrum naszej galaktyki z prędkością 220 km / s (792 000 km / h; 492 000 mil na godzinę).
Ale jak to często bywa z naszym Wszechświatem, rzeczy stają się coraz bardziej zdumiewające, im dalej wyglądasz. Według nowego badania przeprowadzonego przez międzynarodowy zespół astronomów, najbardziej masywne galaktyki „super spiralne” we Wszechświecie obracają się dwa razy szybciej niż Droga Mleczna. Argumentują, że przyczyną są masywne chmury (lub aureole) Ciemnej Materii otaczające te galaktyki.
Badanie, które niedawno pojawiło się w Astrophysical Journal Letters, zostało przeprowadzone przez astronomów z Space Telescope Science Institute (STSI), University of Cape Town, The College of New Jersey, Swinburne University of Technology, University of the Western Cape i California Institute of Technology.
Super galaktyki spiralne są stosunkowo nowym zjawiskiem dla astronomów, odkrywanym dopiero w wyniku danych uzyskanych w Sloan Digital Sky Survey (SDSS) i NASA / IPAC Extragalactic Database (NED). Do tej pory znanych jest tylko około 100, ale to, co zaobserwowaliśmy z tych kilku, pokazuje, że te obiekty są niczym wyjątkowym.
Oprócz tego, że są znacznie większe niż Droga Mleczna, są również jaśniejsze i zawierają znacznie więcej gwiazd. Największa ma średnicę około 450 000 lat świetlnych (w porównaniu do Drogi Mlecznej, która obejmuje około 100 000 lat świetlnych) i jest około 20 razy większa. I na podstawie badań prowadzonych przez naukowców z STSI, wydają się również obracać znacznie szybciej.
Na potrzeby badań zespół polegał na nowych danych zebranych za pomocą Wielkiego Teleskopu Południowej Afryki (SALT) w celu zmierzenia krzywych rotacji dla 23 znanych masywnych galaktyk spiralnych. Dodatkowe dane dostarczył 5-metrowy teleskop Hale'a w Obserwatorium Palomar, podczas gdy misja WISE (ang. Wide-field Infrared Survey Explorer) NASA dostarczyła istotnych danych o masach galaktyk i tempie formowania się gwiazd.
Jak powiedział Tom Jarrett z University of Cape Town w Południowej Afryce:
„Ta praca pięknie ilustruje potężną synergię między obserwacjami galaktyk w zakresie optycznym i podczerwonym, ujawniając ruchy gwiazdowe za pomocą spektroskopii SDSS i SALT, a także inne właściwości gwiezdne - w szczególności masę gwiazdową lub„ szkielet ”galaktyk gospodarza - poprzez obrazowanie w podczerwieni WISE . ”
Odkryli, że galaktyki wirują znacznie szybciej niż Droga Mleczna, przy czym największe wirują z prędkością do 570 km / s (350 m / s) - prawie trzy razy szybciej. Co więcej, zespół odkrył, że prędkość obrotowa super spirale znacznie przekraczała masę składowych gwiazd, gazu i pyłu. Jest to zgodne z tym, co naukowcy obserwowali przez dziesięciolecia, co sugerowałoby, że ciemna materia jest odpowiedzialna.
„Super spirale są ekstremalne pod wieloma względami. Bili rekordy prędkości obrotowych ”- powiedział Patrick Ogle, badacz z STSI i główny autor badania. „Wygląda na to, że spin galaktyki jest ustalany przez masę halo ciemnej materii… Po raz pierwszy odkryliśmy galaktyki spiralne, które są tak duże, jak to tylko możliwe.”
Zasadniczo Ogle i jego koledzy doszli do wniosku, że super spirale są otoczone przez większe niż przeciętne halo ciemnej materii. W rzeczywistości Ogle i jego zespół ustalili, że najbardziej masywna halo odpowiada około 40 bilionom mas Słońca. Astronomowie zwykle spodziewają się, że odkryją tyle ciemnej materii wokół grupy galaktyk, a nie jednej.
To badanie jest kolejnym dowodem przeciwko alternatywnym teoriom grawitacji, które próbują wykluczyć obecność ciemnej materii. Popularnym przykładem jest zmodyfikowana dynamika newtonowska (MOND), która sugeruje, że jeśli chodzi o najbardziej masywne struktury w kosmosie (galaktyki i gromady galaktyk), grawitacja jest nieco silniejsza niż przewidywałby Newton lub Einstein.
MOND nie może jednak uwzględniać obserwowanych prędkości obrotowych super spiral, co sugeruje, że nie jest wymagana dynamika nienewtonowska. Innym wnioskiem z tych obserwacji było to, że super spirale zawierają znacznie mniej gwiazd, niż można by się spodziewać, biorąc pod uwagę otaczające je masywne ciemne materia. Sugeruje to, że obfitość ciemnej materii może faktycznie hamować powstawanie gwiazd w galaktykach.
Zespół badawczy sugeruje dwie możliwości, dlaczego tak jest. Z jednej strony może się zdarzyć, że jakikolwiek dodatkowy gaz wciągnięty do galaktyki zostanie podgrzany przez szybki obrót do punktu, w którym chłodzenie i zbrylanie się (a zatem i zapadanie grawitacyjne) jest mniej prawdopodobne. Z drugiej strony możliwe jest, że szybki obrót galaktyki zakłóca chmury gazowe, co utrudnia im łączenie się i zapadanie.
Mimo to obserwowane super spirale wciąż mogą doświadczać formowania się gwiazd - w tempie około 30 mas Słońca rocznie (lub 30 razy więcej niż w przypadku Drogi Mlecznej). Patrząc w przyszłość, Ogle i jego zespół mają nadzieję na dalsze obserwacje w nadziei, że dowiedzą się więcej o ruchu gazu i gwiazd w dyskach superwiral.
Te i inne pytania związane z super spiralami zostaną prawdopodobnie rozwiązane przez instrumenty nowej generacji, takie jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) i Kosmiczny Teleskop Podczerwieni (WFIRST). Po rozmieszczeniu teleskopy te będą mogły badać więcej superw Spirali na jeszcze większych odległościach, co odpowiednio będzie we wcześniejszej fazie w
