Opublikowano nową mapę naszej galaktyki, wraz jej najbardziej oddaloną częścią. Obszar ten, znany jako galaktyczne halo, leży poza ramionami galaktyki, które tworzą centralny dysk Drogi Mlecznej. Halo może wydawać się w większości puste, jednak przewiduje się, że zawiera ciemną materię, niewidzialną substancję stanowiącą większość masy we wszechświecie. Dane do nowej mapy pochodzą z misji Gaia oraz NEOWISE z lat 2009/2013.

Nowa mapa naszej galaktyki, stworzona na podstawie danych z misji Gaia i NEOWISE.

Nowa mapa ujawnia ślad po tym, jak Wielki Obłok Magellana, największa galaktyka satelitarna Drogi Mlecznej, przepłynął przez nasze galaktyczne halo niczym statek przez morze. Przypomina on kilwater, czyli wzburzenie na wodzie, które ciągnie się za płynącym okrętem. Wcześniejsze badania wskazywały na istnienie takiej pozostałości, ale ta mapa potwierdza jej obecność i oferuje jej szczegółowy obraz. Obecnie Galaktyka Magellana znajduje się około 160 000 lat świetlnych od Ziemi.

To zaburzenie halo daje możliwość zbadania ciemnej materii. Chociaż nie emituje i nie odbija ani nie pochłania światła, grawitacyjny wpływ ciemnej materii został zaobserwowany w całym wszechświecie. Uważa się, że tworzy ona rusztowanie, na którym utrzymują się galaktyki. Bez ciemnej materii rozpadałyby się one przy obrocie wokół własnej osi. Uważa się, że ciemna materia występuje o wiele częściej niż cząstki, które oddziałują ze światłem.

Chociaż jest wiele teorii na temat ciemnej materii, wszystkie wskazują, że powinna ona być obecna w halo Drogi Mlecznej. Jeśli tak jest, to przelatując przez nie Obłok Magellana powinien pozostawić ślad również w ciemnej materii. Uważa się, że kilwater widoczny na nowej mapie gwiazd stanowi zarys śladu w ciemnej materii.

Interakcja między ciemną materią a Wielkim Obłokiem Magellana ma duże konsekwencje dla naszej galaktyki. Gdy Obłok Magellana okrąża Drogę Mleczną, grawitacja ciemnej materii przyciąga go i spowalnia. To spowoduje, że orbita tej galaktyki karłowatej będzie coraz mniejsza, aż zderzy się ona z Drogą Mleczną. Naukowcy przewidują, że stanie się tak za około 2 miliardy lat.

Na mapie widoczny jest ślad, jaki zostawił po sobie Wielki Obłok Magellana, przechodząc przez halo Drogi Mlecznej.

Charlie Conroy prowadził zespół, który określił pozycje około 1300 gwiazd w halo. Wyzwaniem było zmierzenie dokładnej odległości gwiazd od centrum galaktyki, ponieważ trudno ocenić czy dana gwiazda jest ciemna, ponieważ mało promieniuje, czy dlatego, że jest daleko.

Po zidentyfikowaniu gwiazd z halo zespół poszukiwał gwiazd należących do gwiezdnych olbrzymów o specyficznej sygnaturze światła wykrywanej przez NEOWISE. Znajomość podstawowych właściwości wybranych gwiazd umożliwiła zespołowi naukowców określenie ich odległości i stworzenie nowej mapy. Postanowili poszukać śladu obłoku Magellana po tym, jak dowiedzieli się o badaniach zespołu z uniwersytetu w Arizonie w Tucson, który tworzy modele komputerowe, przewidujące jak powinna wyglądać ciemna materia w halo Drogi Mlecznej.

Jeden z modeli, uwzględniony w tych badaniach, okazał się zgodny z położeniem śladu gwiezdnego ujawnionego na mapie. Dzięki temu zespół mógł potwierdzić, że Obłok Magellana znajduje się prawdopodobnie na swojej pierwszej orbicie wokół Drogi Mlecznej. Gdyby ta galaktyka wykonała już wiele orbit, kształt i położenie śladu znacznie różniłyby się od zaobserwowanego.

„Potwierdzenie naszych przewidywań teoretycznych danymi obserwacyjnymi mówi nam, że nasze zrozumienie interakcji między tymi dwiema galaktykami, w tym ciemną materią, jest na dobrej drodze” – powiedział Nicolás Garavito-Camargo z Uniwersytetu w Arizonie, pracujący przy tworzeniu modelu komputerowego.

Nowa mapa daje okazję do przetestowania właściwości ciemnej materii. W swoim badaniu grupa wykorzystała teorię zimnej ciemnej materii, która dobrze wyjaśnia obserwacje. Teraz zespół z Arizony przeprowadza symulacje wykorzystujące różne teorie, aby zobaczyć, która z nich najlepiej pasuje do obserwowanego śladu.

Autor

Sebastian Syty