Dwóch naukowców znalazło dowody na to, że każda galaktyka jest otoczona przez halo zawierające setki niewidzialnych, karłowatych galaktyk. Ich odkrycie, które zostało opisane w czasopiśmie “The Astrophysical Journal”, daje silne poparcie dla teorii, która mówi, że większość materii we Wszechświecie jest w formie niewykrywalnych, wolno poruszających się cząstek zwanych zimną ciemną materią.

Astrofizyk Neal Dalal z Uniwesytetu w Kalifornii i Christopher Kochanek z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics w Cambridge oparli swoje wnioski na analizie soczewkowania grawitacyjnego. Zgodnie z teorią grawitacji Einsteina, wielkie zgrupowania materii, takie jak np. galaktyki, zaginają czasoprzestrzeń i powodują, że światło przy przechodzeniu przy nich ulega zagięciu. Dzięki temu może być nawet skupiane niczym w soczewce.

Ilustracja pokazuje, w jaki sposób dochodzi do powstania wielu obrazów (w tym przypadku dwóch) jednego obiektu przy udziale grawitacji galaktyki znajdującej się między obserwatorem a obiektem obserwowanym.

Jedną z konsekwencji soczewkowania grawitacyjnego jest to, że obraz pojedynczej galaktyki może rozdzielić się na dwa lub więcej. Liczba ta i wygląd tejże galaktyki zależy od rozłożenia masy w galaktyce soczewkującej. W przypadku kiedy galaktyka soczewkująca jest otoczona przez liczne karłowate galaktyki, jasność jednego z soczekowanych obrazów może być znacznie podniesiona, jeśli tylko soczewkowany obiekt był ustawiony za jedną z karłowatych galaktyk.

Popularna ostatnio forma ciemnej materii to tak zwana zimna ciemna materia – nazwana tak ze względu na to, że cząstki jej poruszają się wolno, ułatwiając grawitacji połączenie ich w galaktyki. Szczegółowe przewidywania tego modelu powinny potwierdzać karłowate galaktyki orbitujące wokół wielkich galaktyk. Jednak mimo usilnych starań astronomów, nie udało się zaobserwować galaktyk karłowatych. Dlatego też wielu naukowców odeszło od modelu ciemnej zimnej materii.

Dalal i Kochanek przedstawili statystyczną analizę 7 różnych galaktyk, które rozdzielały (soczewkowały) obraz galaktyk znajdujących się poza nimi, tworząc poczwórne ich obrazy. Dowiedli oni także, że około 2 procent masy galaktyk soczewkujących musi znajdować się w formie karłowatych galaktyk, aby w ten sposób móc wyjaśnić różnice w jasności powstałych obrazów galaktyki, której światło było soczewkowane. Badania Dalala i Kochanka mogą pomóc w potwierdzeniu teorii formowania się galaktyk po Wielkim Wybuchu. Teoria ta mówi, że większość, bo około od 80 do 90 procent materii we Wszechświecie jest w formie nieznanych nam cząsteczek, które posiadają masę, ale niezwykle słabo oddziałują z normalną materią złożoną z protonów i neutronów.

Brak jakichkolwiek dowodów obserwacyjnych na to, że wokół wielkich galaktyk krążą małe, karłowate galaktyki to największe ‘przeciw’ wobec teorii ciemnej zimnej materii” – powiedział Dalal. – “Nasze wyniki mogą być więc traktowane jako główne ‘za’ za tym modelem“. Zagadką jest jednak, dlaczego galaktyki karłowate zawierają kilka, bądź w ogóle nie zawierają gwiazd, jeśli od 10 do 20 procent ich materii jest w formie normalnej.

Nie da się ukryć aż tak wiele materii” – powiedział Dalal. – “Być może większość gazu, z którego formują się gwiazdy, została przechwycona z karłowatych galaktyk przez wielką galaktykę podczas jej formowania się“.

Autor

Zbigniew Artemiuk