Galaktyki satelitarne na skraju Drogi Mlecznej współistnieją z ciemną materią

Badania prowadzone przez naukowców z Rochester Institute of Technology stawiają wyzwanie zaakceptowanemu modelowi standardowemu Wszechświata oraz teorii dotyczącej sposobu powstawania galaktyk, rzucając nowe światło na problematyczną strukturę.

Rozległa struktura biegunowa - płaszczyzna galaktyk satelitarnych na biegunach Drogi Mlecznej - jest w centrum “zawodów w przeciąganiu liny” między naukowcami, którzy nie zgadzają się co do tego, że tajemnicza ciemna materia, niewidzialna substancja, która według niektórych naukowców stanowi 85% masy Wszechświata, istnieje.

Artykuł naukowy zaakceptowany do publikacji w Monthly Notices for the Royal Astronomical Society popiera standardowy model kosmologiczny (paradygmat Zimnej Ciemnej Materii - Cold Dark Matter), pokazując, że ogromna struktura biegunowa powstała po Drodze Mlecznej i jest niestabilna.

Współautorami pracy pod tytułem “Czy rozległa struktura biegunowa galaktyk karłowatych jest poważnym problemem dla Ciemnej Zimnej Materii”, dostępnej on-line na arxiv.org/abs/1612.07325, są Andrew Lipnicky, kandydat na studia doktoranckie nauk astrofizycznych i technologii oraz Sukanya Chakrabarti, adiunkt w Szkole Astronomii i Astrofizyki, którzy otrzymali dotację z Fundacji Nauk Przyrodniczych wspierającej badania.

Lipnicky i Chakrabarti analizują rozkład klasycznych galaktyk karłowatych Drogi Mlecznej, które tworzą rozległą strukturę biegunową i porównują ją z symulacją “brakujących” galaktyk karłowatych w halo, które uważano za ukrywające się w ciemnej materii.

Korzystając z pomiarów ruchu autorzy nakreślili wstecz orbity klasycznych satelitów Drogi Mlecznej. Ich symulacje wykazały rozległą strukturę polarną rozchodzącą się i rozpraszającą, co wskazuje, że płaszczyzna nie jest tak stara, jak początkowo sądzono i uformowała się później w ewolucji Galaktyki. Oznacza to, że rozległa struktura polarna satelitarnych galaktyk może być cechą przejściową, jak zauważył Chakrabarti.

“Jeżeli struktura płaszczyznowa utrzymywała się wystarczająco długo, będzie to inna historia. Fakt, że przemieszcza się tak szybko, wskazuje na to, że struktura nie jest dynamicznie stabilna. Nie ma faktycznej niezgodności między płaszczyźnianą strukturą galaktyk karłowatych a obecnym paradygmatem kosmologicznym” - mówi Chakrabarti.

Autorzy usunęli z badań klasyczne satelity Drogi Mlecznej Leo I i Leo II, gdy analizy orbitalne determinowały, że galaktyki karłowate nie były częścią pierwotnej rozległej struktury biegunowej lecz prawdopodobnie zostały później przechwycone z Drogi Mlecznej. Porównanie wyłączające Leo I i Leo II ukazuje podobną płaszczyznę podzieloną przez klasyczne galaktyki i ich ukryte odpowiedniki. Astronomowie próbowali różnych kombinacji galaktyk karłowatych, włącznie z galaktykami karłowatymi mającymi podobne orbity, ale w końcu doszli do wniosku, że płaszczyzna zawsze rozprasza się bardzo szybko.

Myślący inaczej naukowcy odrzucają istnienie ciemnej materii. Kwestionują oni standardowy paradygmat kosmologiczny, który akceptuje zarówno rozległą strukturę biegunową galaktyk spiralnych, jak i ukrytą płaszczyznę ciemnej materii zamaskowanych galaktyk. Badania Lipnicky’a i Chakrabarti potwierdzają współistnienie tych struktur i wzywają do zaakceptowania standardowego modelu Wszechświata.

Badania przeprowadzono w 2016 roku pod kierunkiem Nuwanthika Fernando z Uniwersytetu w Sydnej, w których stwierdzono, że pewne płaszczyzny Drogi Mlecznej są niestabilne. Artykuł opublikowano w Monthly Notices for the Royal Astronomical Society.

Więcej informacji:



Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
phys.org

Na zdjęciu: Wielki Obłok Magellana jest bardzo dobrze znaną satelitarną galaktyką karłowatą, która orbituje blisko Drogi Mlecznej i jest widoczna z półkuli południowej. Źródło: ESA/NASA/Hubble