Ciemna materia nadal wprawia astronomów w zakłopotanie, jak pokazało Obserwatorium Rentgenowskie Chandra NASA, wykrywając rozległą otoczkę ciemnej materii wokół izolowanej galaktyki eliptycznej. To odkrycie jest sprzeczne z danymi optycznymi, które sugerują brak ciemnej materii wokół podobnych galaktyk, i rodzą pytania o to, w jaki sposób galaktyki zdobywają i utrzymują takie aureole ciemnej materii.
Obserwowana galaktyka, znana jako NGC 4555, jest niezwykła, ponieważ jest dość dużą galaktyką eliptyczną, która nie jest częścią grupy lub gromady galaktyk. W artykule, który zostanie opublikowany w miesięcznym wydaniu miesięcznika Royal Astronomical Society z 1 listopada 2004 r., Ewan O'Sullivan z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics w Cambridge, Massachusetts i Trevor Ponman z University of Birmingham, Wielka Brytania , użyj danych Chandra, aby pokazać, że galaktyka jest osadzona w chmurze gazu o temperaturze 10 milionów stopni Celsjusza.
Ta chmura gorącego gazu ma średnicę około 400 000 lat świetlnych, około dwa razy większą niż widzialna galaktyka. Niezbędna jest ogromna otoczka lub halo ciemnej materii, aby ograniczyć gorący obłok do galaktyki. Całkowita masa halo ciemnej materii jest około dziesięciokrotnie większa od masy gwiazd w galaktyce i 300 razy większa od masy gorącego gazu.
Coraz więcej dowodów wskazuje, że ciemna materia - która oddziałuje ze sobą i „normalna” materia tylko poprzez grawitację - jest dominującą formą materii we wszechświecie. Zgodnie z popularną teorią „zimnej ciemnej materii” ciemna materia składa się z tajemniczych cząstek pozostałych z gęstego wczesnego wszechświata, które poruszały się powoli, gdy galaktyki i gromady galaktyk zaczęły się formować.
„Obserwowane właściwości NGC 4555 potwierdzają, że galaktyki eliptyczne mogą posiadać własne aureole ciemnej materii, niezależnie od ich otoczenia”, powiedział O’Sullivan. „Rodzi to ważne pytanie: co decyduje o tym, czy galaktyki eliptyczne mają halo ciemnej materii?”
Większość dużych galaktyk eliptycznych znajduje się w grupach i gromadach galaktyk i prawdopodobnie jest wynikiem połączenia dwóch galaktyk spiralnych. W takim środowisku aureole ciemnej materii mogą zostać usunięte przez grawitacyjną siłę pływową i dodane do innych galaktyk lub grupy jako całości. Dlatego trudno jest ustalić, ile ciemnej materii miały pierwotne galaktyki i ile straciły dla całej grupy poprzez interakcje z otoczeniem.
Znaczenie kwestii wewnętrznej ilości ciemnej materii związanej z galaktyką eliptyczną wzrosło ostatnio dzięki raportowi międzynarodowego zespołu astronomów kierowanego przez Aarona Romanowskiego z University of Nottingham, Wielka Brytania. Zespół ten znalazł niewiele, jeśli w ogóle, śladów ciemnej materii w trzech stosunkowo pobliskich galaktykach eliptycznych. Dwie z nich były w luźnych grupach galaktyk, a jedna była izolowana. Ich wynik, oparty na danych optycznych z 4,2-metrowego teleskopu Williama Herschela na hiszpańskiej wyspie La Palma, jest w wyraźnym konflikcie z danymi rentgenowskimi na NGC 4555. Technika optyczna stosowana do wyszukiwania ciemnej materii w pobliskich galaktykach eliptycznych nie można go zastosować do NGC 4555, ponieważ znajduje się ponad 3 razy dalej od Ziemi.
Albo galaktyki obserwowane przez Romanowskiego i współpracowników utraciły aureole ciemnej materii w wyniku wcześniejszych interakcji z innymi galaktykami, lub aureole ciemnej materii są znacznie bardziej rozciągnięte, lub uformowały się bez aureoli ciemnej materii. Pierwsza opcja jest możliwa dla galaktyk w grupach, ale bardzo mało prawdopodobne dla galaktyki izolowanej. Druga i trzecia opcja są nadal otwarte, ale wymagałyby modyfikacji - być może poważnej modyfikacji - teorii zimnej ciemnej materii formowania się galaktyk.
„To jest pytanie, które zasługuje na dalsze rozważenie”, powiedział O’Sullivan. „Wydaje się prawdopodobne, że zanim problem zostanie rozwiązany, konieczne będą znacznie więcej pracy teoretycznej i obserwacyjnej nad galaktykami eliptycznymi.”
Chandra zaobserwowała NGC 4555 za pomocą zaawansowanego spektrometru obrazującego CCD (ACIS) w lutym 2003 r. Marshall Space Flight Center NASA, Huntsville, Ala., Zarządza programem Chandra dla NASA Office of Space Science, Waszyngton. Northrop Grumman z Redondo Beach, Kalifornia, dawniej TRW, Inc., był głównym wykonawcą obserwatorium. Smithsonian Astrophysical Observatory kontroluje naukę i operacje lotnicze z Centrum Rentgenowskiego Chandra w Cambridge, Massachusetts.
Dodatkowe informacje i zdjęcia są dostępne na stronie:
http://chandra.harvard.edu
i
http://chandra.nasa.gov
Oryginalne źródło: Chandra News Release
