Téměř neviditelná galaxie zpochybňuje paradigma temné hmoty

Skupina astrofyziků vedená Mireiou Montesovou, výzkumnicí z Ústavu astrofyziky Kanárských ostrovů (IAC), objevila největší a nejrozšířenější dosud zaznamenanou galaxii. Studie byla publikována v časopise Astronomie a astrofyzikaByla použita data získaná Gran Telescopio Canarias (GTC) a Green Bank Radio Telescope (GBT).

Nube je téměř neviditelná trpasličí galaxie objevená mezinárodním výzkumným týmem vedeným Institutem astrofyziky Kanárských ostrovů (IAC) ve spolupráci s University of La Laguna (ULL) a dalšími institucemi.

Jméno navrhla pětiletá dcera jednoho z výzkumníků skupiny a je způsobeno rozšiřujícím se vzhledem těla. Jeho povrchová jasnost je tak slabá, že při různých předchozích průzkumech této části oblohy zůstala nepovšimnuta, jako by to byl nějaký duch. Je to proto, že jeho hvězdy jsou tak rozprostřeny, že „Nube“ (španělsky „mrak“) bylo téměř nezjistitelné.

Tato nově objevená galaxie má řadu specifických vlastností, které ji odlišují od dříve známých objektů. Výzkumný tým odhaduje, že Nobi je trpasličí galaxie desetkrát slabší než ostatní svého typu, ale také desetkrát hmotnější než jiné objekty obsahující podobný počet hvězd. Abychom ukázali, co to znamená pro každého, kdo zná trochu astronomie, tato galaxie je asi třetinová velikosti galaxie mléčná dráhaJeho hmotnost je však podobná jako u Malého Magellanova mračna.

Obrázek galaxie Nubia prostřednictvím různých dalekohledů. Kredit: SDSS/GTC/IAC

„S našimi současnými znalostmi nechápeme, jak může galaxie s tak extrémními vlastnostmi existovat,“ vysvětluje Mireya Montes, první autorka článku, výzkumnice z IAC a ULL.

Ignacio Trujillo, druhý autor článku, již několik let provádí analýzu na základě snímků SDSS (Sloan Digital Sky Survey), specifický pruh oblohy, v rámci projektu Legado del IAC Stripe 82. V jednom z přehledů dat si všimli slabé skvrny, která vypadala dostatečně zajímavě na to, aby se dal vytvořit výzkumný projekt.

Dalším krokem bylo použití vícebarevných, velmi hlubokých obrázků z Gran Telescopio Canarias (GTC), aby se potvrdilo, že tato záplata ve skenování nebyla nějaká chyba, ale velmi rozšířený objekt. Kvůli jeho slabosti je těžké určit Nobbyho přesnou vzdálenost. Pomocí pozorování získaného pomocí teleskopu Green Bank Telescope (GBT) ve Spojených státech vědci odhadli Nobiho vzdálenost na 300 milionů světelných let, a to i přes nadcházející pozorování pomocí radioteleskopu Very Large Array (VLA) a optického teleskopu Williama Herschela. (WHT) na observatoři Roque de los Muchachos, La Palma, by jim měla pomoci ukázat, zda je tato vzdálenost správná. „Pokud se ukáže, že galaxie je blíže, bude to stále velmi zvláštní objekt a bude představovat velké výzvy pro astrofyziku,“ komentuje Ignacio Trujillo.

Existuje další výzva pro současný model temné hmoty?

Obecným pravidlem je, že galaxie mají ve svých vnitřních oblastech mnohem větší hustotu hvězd a že tato hustota rychle klesá s rostoucí vzdáleností od středu. Montes však říká, že v Nobi se „hustota hvězd v objektu velmi málo mění, proto je tak slabý a nemohli jsme ho dobře pozorovat, dokud jsme nezískali velmi hluboké snímky z GTC“. „

Galaxie Nubia. Tento obrázek je kombinací barevné fotografie a černobílé fotografie pro výběr pozadí. Kredit: GTC/Mireya Montes

Nováček zmátl astronomy. Na první pohledTým vysvětluje, že neexistuje žádná interakce ani jiný náznak jeho podivných vlastností. Kosmologické simulace nejsou schopny reprodukovat jeho „extrémní“ vlastnosti, a to ani na základě různých scénářů. „Zůstali jsme bez životaschopného vysvětlení v rámci aktuálně přijímaného kosmologického modelu, kterým je model studené temné hmoty,“ vysvětluje Montes.

Model studené temné hmoty může reprodukovat rozsáhlé struktury ve vesmíru, ale existují scénáře v malém měřítku, jako je Nobbyho, na které nemůže poskytnout dobrou odpověď. Ukázali jsme, jak to různé teoretické modely nedokážou reprodukovat, takže jde o jeden z nejextrémnějších případů, které jsou dosud známy. „Je možné, že s touto galaxií a podobnými galaxiemi, které můžeme najít, můžeme najít další důkazy, které otevřou nové okno pro pochopení vesmíru,“ komentuje Montes.

„Jednou atraktivní možností je, že neobvyklé vlastnosti Nube nám ukazují, že částice, které tvoří temnou hmotu, mají velmi malou hmotnost,“ říká Ignacio Trujillo. Pokud ano, neobvyklé vlastnosti této galaxie by sloužily jako důkaz vlastností kvantové fyziky, ovšem v galaktickém měřítku. Na závěr dodává: „Pokud se tato hypotéza potvrdí, bude to jeden z nejkrásnějších projevů přírody, spojující svět menšího se světem většího.

Reference: „Temná galaxie zhruba o hmotnosti Malého Magellanova mračna“ od Mireya Montes, Ignacio Trujillo, Ananthan Karunakaran, Raul Infante-Saenz, Christine Speeks, Giulia Giulini, Michael Beasley, Maria Ciprian, Nocchia Ciampa, Mauro D'Onofrio, Lee Kelvin a Javier Roman, 9. ledna 2024, Astronomie a astrofyzika.
doi: 10.1051/0004-6361/202347667