10.1.2019 13:30 | Veda

Astronómovia konečne „osvetlili“ vesmírnu tmavú hmotu

Hubblov vesmírny teleskop.
Hubblov vesmírny teleskop. Zdroj: iStockphoto

Slabá medzigalaktická žiara prezrádza kontúry záhadnej hmoty.

Podľa novej analýzy snímok šiestich zoskupení, čiže kôp galaxií z Hubblovho kozmického ďalekohľadu, tzv. vnútrokopové svetlo, rozptýlená žiara medzi galaxiami kopy, vyznačuje rozloženie tmavej hmoty. Presnejšie ako dosiaľ využívané röntgenové žiarenie.

Tmavá hmota nesvieti. Prejavuje sa len gravitačne. Nevedno, z čoho sa skladá. Tvorí ale približne 25 percent hmoty-energie vesmíru. Bežná (tzv. baryónová) hmota galaxií, hviezd, planét a pozemskej živej hmoty, vrátane nás samotných, oproti tomu necelých 5 percent.

Obe tieto hmotné zložky hmoty-energie vesmíru sú teda zhruba v pomere 85:15 v prospech tmavej hmoty. A zvyšných asi 70 percent hmoty-energie? O nič menej záhadná tmavá energia s antigravitačnými účinkami. Pravdepodobne hybná sila rozpínania vesmíru.

Kopa galaxií Abell S1063 je jednou zo šiestich takých sústav analyzovaných v predmetnom výskume. Obsahuje bežnú baryónovú i exotickú tmavú hmotu. Ukázalo sa, že rozloženie vnútrokopového svetla (modrá farba) hviezd vymrštených z jednotlivých galaxií vyznačuje rozloženie neviditeľnej tmavej hmoty. Obrovská hmotnosť kopy pôsobí aj ako gravitačná šošovka, ktorá deformuje avšak aj zosilňuje obrazy oveľa vzdialenejších galaxií v pozadí. fotogaléria / 3
Kopa galaxií Abell S1063 je jednou zo šiestich takých sústav analyzovaných v predmetnom výskume. Obsahuje bežnú baryónovú i exotickú tmavú hmotu. Ukázalo sa, že rozloženie vnútrokopového svetla (modrá farba) hviezd vymrštených z jednotlivých galaxií vyznačuje rozloženie neviditeľnej tmavej hmoty. Obrovská hmotnosť kopy pôsobí aj ako gravitačná šošovka, ktorá deformuje avšak aj zosilňuje obrazy oveľa vzdialenejších galaxií v pozadí. Zdroj: NASA, ESA, and M. Montes/University of New South Wales, Sydney, Australia

Posolstvo hviezdnych vyhnancov

Vnútrokopové svetlo je dôsledkom vzájomných gravitačných pôsobení medzi galaxiami predmetnej kopy. Výsledný chaos vymršťuje niektoré hviezdy z ich dráh v galaxiách do medzigalaktického priestoru. Tam sa „usadzujú“ v celkovom gravitačnom poli kopy.

V medzigalaktickom priestore sa nachádza aj drvivá väčšina tmavej hmoty. Pozorovania v röntgenovom žiarení ukazujú, kde dochádza k takým zrážkam galaxií. Neodhaľujú však základnú hmotnú štruktúru kopy. Tu vstupujú do hry „hviezdni vyhnanci“ z galaxií.

„Keďže sa tak ako tmavá hmota voľne vznášajú v celkovom gravitačnom potenciáli kopy, ich slabá žiara nám dobre vyznačuje rozloženie tmavej hmoty,“ povedala jedna z dvojice aktérov výskumu Mireia Montesová z Univerzity Nového Južného Walesu v Brisbane (Austrália).

Kopa galaxií MACS J0416 je ďalšou zo šestice. Vnútrokopové svetlo (modrá farba) prezrádza rozloženie tmavej hmoty. Aj táto kopa je gravitačná šošovka, ktorá nám približuje síce zdeformované, ale zosilnené a informačne bohaté obrazy galaxií oveľa hlbšie vo vesmíre. fotogaléria / 3
Kopa galaxií MACS J0416 je ďalšou zo šestice. Vnútrokopové svetlo (modrá farba) prezrádza rozloženie tmavej hmoty. Aj táto kopa je gravitačná šošovka, ktorá nám približuje síce zdeformované, ale zosilnené a informačne bohaté obrazy galaxií oveľa hlbšie vo vesmíre. Zdroj: NASA, ESA, and M. Montes/University of New South Wales, Sydney, Australia

Od kopy galaxií k jednotlivej

S kolegom Ignaciom Trujillom z Kanárskeho astrofyzikálneho inštitútu a La Lagunskej univerzity (Španielsko) chce preveriť, či to funguje na úrovni jednotlivých galaxií.

Aj v ich hviezdnych obaloch, tzv. halách, by mali byť hviezdy vymrštené z danej galaxie pri jej stretoch s inými galaxiami, ktoré často končia pohltením jednej galaxie druhou. Vymrštené hviezdy sa totiž takisto pohybujú v celkovom gravitačnom potenciáli galaxie.

„Konečne sme našli spôsob, ako ‚vidieť‘ tmavú hmotu,“ konštatovala Mireia Montesová. „Ak tmavá hmota interaguje sama so sebou, mali by sme to zachytiť ako drobné odchýlky jej rozloženia od rozloženia vnútrokopového svetla,“ doplnil Ignacio Trujillo. To by poskytlo dôležitý kľúč k odhaleniu stále neznámej identity časticového základu tmavej hmoty.

Štúdiu uverejnil vedecký časopis Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Správy o nej vydali aj NASA a Európske informačné stredisko Hubblovho ďalekohľadu.

Diskusia 9 Príspevkov