Większość gwiazd w naszej Galaktyce porusza się po przewidywalnych, spokojnych orbitach. Istnieje jednak i cała klasa „kosmicznych uciekinierów” – gwiazd przemieszczających się z ogromnymi prędkościami, które mogą stać się kluczem do wyjaśnienia jednej z największych zagadek Wszechświata: natury ciemnej materii.
Astronomowie coraz bardziej interesują się tzw. gwiazdami uciekającymi (ang. runaway stars). Pędzą one przez Galaktykę z prędkościami rzędu 100 km/s, a w skrajnych przypadkach (tzw. gwiazdy hiperprędkościowe) mogą one dochodzić do ponad 1000 km/s. Są to obiekty wyrzucone ze swoich macierzystych gromad gwiazd w wyniku gwałtownych kosmicznych kataklizmów, takich jak wybuchy supernowych w układach podwójnych lub bliskie spotkania z czarnymi dziurami. Zazwyczaj powstają w gęstych gromadach. Pojęcie gwiazd uciekających wprowadził w 1954 roku holenderski astronom Adriaan Blaauw. Dlaczego jednak te gwiazdy są tak istotne? Mogą przybliżyć nas do rozwiązania zagadki ciemnej materii, dość irytującej i towarzyszącej badaczom kosmosu od dekad.
Dla przypomnienia: choć ciemna materia stanowi około 85% masy Wszechświata, pozostaje niewidzialna i z trudem wykrywalna. Nie emituje światła ani innego promieniowania, a jej obecność zdradza jedynie oddziaływanie grawitacyjne. I tu właśnie pojawia się rola „uciekinierów”. Gwiazdy poruszające się z ekstremalnymi prędkościami przemierzają ogromne obszary Drogi Mlecznej, w tym jej obrzeża: nierzadko przelatują przez tak zwane halo galaktyczne. A dokładnie analizując ich trajektorie, możemy precyzyjnie „zważyć” naszą Galaktykę. W praktyce oznacza to, że wiedząc, jak bardzo grawitacja zakrzywia tor lotu takiej gwiazdy lub jak bardzo ją spowalnia, możemy stworzyć bardziej dokładną mapę rozkładu jej dodatkowej niewidzialnej masy, która, jak już wiemy, w dużej mierze znajduje właśnie w otoczce halo Drogi Mlecznej.
Najnowsze badania sugerują, że dzięki danym z misji obserwacyjnych takich jak Gaia będziemy niebawem w stanie określić nie tylko, ile ciemnej materii znajduje się w naszym sąsiedztwie, ale także jaki jest jej rozkład i kształt. Czy tworzy regularną sferę, czy może jest znaczniej bardziej spłaszczona, niczym dysk?
Uciekające gwiazdy, choć interesujące same w sobie, to zatem coś więcej. Nie chodzi tylko o rekordowe prędkości. Globalne zrozumienie ich ruchu i orbit może być jednocześnie najlepszym sposobem na kolejny krok w kierunku wyjaśnienia pochodzenia ciemnej materii. Każda taka gwiazda jest jak naturalna sonda, donosząca nam o sile przyciągania ciemnej materii w miejscach, do których sami nigdy nie dotrzemy.
Czytaj więcej
- Oryginalny artykuł
Ciemna materia - Astronarium odc. 32 - Ciemna materia i zagadka promieniowania gamma w centrum Galaktyki
Opracowanie: Elżbieta Kuligowska
Źródło: Phys.org
Na ilustracji:
Pozycje i trajektorie 20 gwiazd o tzw. hiperprędkości, zrekonstruowane na podstawie danych uzyskanych przez satelitę Gaia i nałożone na artystyczną panoramę Drogi Mlecznej (ESA; Marchetti et al 2018; NASA/ESA/Hubble, CC BY-SA 3.0 igo.)
