Hala ciemnej materii wokół galaktyk

Kanadyjscy i amerykańscy naukowcy wykonali pierwsze pomiary rozmiaru i kształtu masywnych hal ciemnej materii, które otaczają galaktyki. Natura ciemnej materii pozostaje nadal zagadką Wszechświata. Jednak naukowcom udało się uzyskać jej wyraźny obraz przy użyciu względnie prostej wiedzy fizycznej. Badane hala ciemnej materii okazały się ponad pięćdziesiąt razy masywniejsze niż wszystkie świecące w galaktyce obiekty razem wzięte.

Badania naukowców wskazują, że hala ciemnej materii rozciągają się ponad pięć razy dalej niż gwiazdy, które obserwujemy w galaktyce. Według badaczy w przypadku naszej Galaktyki halo rozciąga się na ponad 500 000 lat świetlnych (średnica Drogi Mlecznej szacowana jest na około 100 000 lat świetlnych) a waży około 880 miliardów razy więcej niż Słońce. Pomiary te potwierdzają najbardziej popularny obecnie model Wszechświata wypełnionego głównie tzw. ciemną zimną materią.

Ciemna materia nie emituje światła i dlatego nie można jej bezpośrednio obserwować. Oddziaływuje ona jednak grawitacyjnie wpływając na świecącą materię. Badając materię świecącą można wyciągać wnioski o tej ciemnej, której nie widać. Uważa się, że 25% całkowitej masy Wszechświata stanowi właśnie ciemna materia, 5% to 'normalna materia' (z której jesteśmy zbudowani), a cała reszta, czyli 70% przypada na tzw. ciemną energię (taki procentowy podział można było uczynić wykorzystując równoważność masy i energii).

Ze wspomnianej teorii ciemnej zimnej materii wypełniającej Wszechświat wynika, że hala nie są idealnie kuliste, ale lekko spłaszczone. Kanadyjski zespół potwierdza to stwierdzenie. Wykorzystując technikę słabego soczewkowania grawitacyjnego, która pozwala badać rozmiar i kształt ciemnej materii, zespół zmierzył ponad 1.5 miliona odległych galaktyk przy użyciu dużego teleskopu na Hawajach. Małe zmiany kształtu obserwowanych galaktyk wskazują na spłaszczenie otaczających ich hal.

Większość informacji na temat ciemnej materii pochodziło dotąd z pomiarów ruchu gazu i gwiazd w wewnętrznych obszarach galaktyk. Pomocne w badaniach są również komputery wykonujące symulacje formowania struktur we Wszechświecie. Jednak dokonane właśnie pomiary słabego soczewkowania grawitacyjnego naukowcy mogą wyjaśnić tylko przy założeniu, że galaktyki otoczone są przez masywne 3-wymiarowe hala.

Część naukowców neguje istnienie ciemnej materii proponując przeanalizowanie praw grawitacji, którymi posługujemy się dokonując pomiarów. Kanadyjski zespół jest jednak przekonany, że wykonane przez nich pomiary obalą te teorie.

Przedstawione badania zostały zaprezentowane 25 lipca na 25 Zjeździe Międzynarodowej Unii Astronomicznej w Sydney w Australii.

Na zdjęciu: Kanadyjscy i amerykańscy naukowcy wykorzystują efekt soczewkowania grawitacyjnego, który przypomina nieco działanie szkła powiększającego. Tym sposobem badają hala ciemnej materii wokół galaktyk. Okazuje się, że hala te mogą być nawet pięciokrotnie większe niż same galaktyki. Źródło: NASA, Andrew Fruchter and the ERO Team [Sylvia Baggett (STScI), Richard Hook (ST-ECF), Zoltan Levay (STScI)]

(Tekst ukazał się pierwotnie w serwisie Orion, którego zasoby zostały włączone do portalu Urania)