Przejdź do treści

Nowe wskazówki dotyczące ciemnej materii pochodzące z najciemniejszych galaktyk

img

Nowe badania przeprowadzone przez naukowców dostarczają ważnych informacji dotyczących składu ciemnej materii oraz jej interakcji z jasną materią.

Nazywa się je galaktykami o niskiej jasności powierzchniowej (LSB) i dzięki nim uzyskano ważne potwierdzenia i nowe informacje dotyczące jednej z największych tajemnic kosmosu: ciemnej materii. Są to galaktyki dyskowe reprezentujące szczególny rodzaj galaktyk z rotującym dyskiem. Nazywane są tak ze względu na jasność niskiej gęstości.

Naukowcy przeanalizowali prędkość rotacji gwiazd i gazu tworzące galaktyki, które są przedmiotem badań, zauważając, że LSB mają również bardzo jednorodne zachowanie. Wynik ten umacnia kilka wskazówek dotyczących obecności i zachowania ciemnej materii, otwierając nowe scenariusze jej oddziaływania z jasną materią.

Ciemna materia wydaje się stanowić około 90% masy Wszechświata: efekty jej działania można wykryć na innych obiektach obecnych w kosmosie, a jednak nie można jej zaobserwować bezpośrednio, ponieważ nie emituje promieniowania. Jedną z metod jej badania jest badanie krzywych rotacji galaktyk, układów opisujących trend prędkości gwiazd na podstawie ich odległości od centrum galaktyki. Obserwowane zmiany są powiązane z oddziaływaniem grawitacyjnym wywołanym obecnością gwiazd i ciemnego składnika materii. W związku z tym krzywe rotacji są dobrym sposobem na uzyskanie informacji o ciemnej materii w oparciu o jej wpływ na to, co możemy obserwować. W szczególności analizę krzywych rotacji można przeprowadzić indywidualnie lub na grupach galaktyk o podobnych cechach zgodnie z metodą uniwersalnej krzywej rotacji (URC).

Oryginalność tych badań polega na zastosowaniu po raz pierwszy metody URC, stosowanej już w przypadku innych rodzajów galaktyk, do dużej próbki galaktyk o niskiej jasności powierzchniowej i uzyskanie podobnych wyników. 

Jak to często bywa w badaniach naukowych, to ujawniło dalsze zaskakujące i nieoczekiwane wyniki. „Odkryliśmy związek skali między właściwościami dysku gwiezdnego i halo ciemnej materii, np. związek między rozmiarami dysków gwiazdowych a rozmiarami obszaru wewnętrznego przy stałej gęstości halo ciemnej materii. Ponadto, porównując związki znalezione w LSB z tymi uzyskanymi w różnych typach galaktyk, stwierdziliśmy, że wszystkie one są prawie przypadkowe. Wielkim zaskoczeniem było sprawdzenie, że galaktyki o bardzo odmiennej morfologii i historii wykazują te same związki między właściwościami ciemnej i jasnej materii” – wyjaśnia Chiara di Paolo, astrofizyk z SISSA i główna autorka badania. Wynik ten, wraz z niektórymi charakterystycznymi cechami galaktyk LSB, otwiera nową serię scenariuszy, w tym istnienia innego rodzaju bezpośredniej interakcji, oprócz grawitacyjnej, między dwoma rodzajami materii, które tworzą galaktyki. Ciekawy pomysł do zweryfikowania na podstawie nowych obserwacji.

Więcej:
New clues on dark matter from the darkest galaxies

The universal rotation curve of low surface brightness galaxies – IV. The interrelation between dark and luminous matter

Źródło: SISSA