Egy szinte láthatatlan galaxis kihívás elé állítja a sötét anyag paradigmáját

Mireia Montes, a Kanári-szigeteki Asztrofizikai Intézet (IAC) kutatója által vezetett asztrofizikusok egy csoportja felfedezte az eddig feljegyzett legnagyobb és legelterjedtebb galaxist. A tanulmány a folyóiratban jelent meg Csillagászat és asztrofizikaA Gran Telescopio Canarias (GTC) és a Green Bank Radio Telescope (GBT) adatait használták fel.

A Nube egy szinte láthatatlan törpegalaxis, amelyet a Kanári-szigeteki Asztrofizikai Intézet (IAC) által vezetett nemzetközi kutatócsoport fedezett fel a La Laguna Egyetemmel (ULL) és más intézményekkel együttműködve.

A nevet a csoport egyik kutatójának 5 éves lánya javasolta, és a test szétterülő megjelenésének köszönhető. Felületi fényereje annyira halvány, hogy az ég ezen részének korábbi felmérései során észrevétlen maradt, mintha valami szellem lenne. Ennek az az oka, hogy csillagai olyan nagyra terülnek el, hogy a „Nube” (spanyolul „felhő”) szinte észrevehetetlen volt.

Ez az újonnan felfedezett galaxis egy sor speciális tulajdonsággal rendelkezik, amelyek megkülönböztetik a korábban ismert objektumoktól. A kutatócsoport becslése szerint a Nobi egy törpegalaxis, amely tízszer gyengébb, mint a többi hasonló típusú, de tízszer nagyobb tömegű is, mint a hasonló számú csillagot tartalmazó objektumok. Hogy megmutassam, mit jelent ez mindenkinek, aki egy kicsit is ismeri a csillagászatot, ez a galaxis körülbelül harmadával akkora, mint a galaxis TejútDe tömege hasonló a Kis Magellán-felhőéhez.

A Núbia galaxis képe különböző távcsöveken keresztül. Jóváírás: SDSS/GTC/IAC

„Jelenlegi ismereteink szerint nem értjük, hogyan létezhet ilyen extrém tulajdonságokkal rendelkező galaxis” – magyarázza Mireya Montes, a cikk első szerzője, az IAC és az ULL kutatója.

Ignacio Trujillo, a cikk második szerzője több éve végez elemzéseket SDSS képek alapján (Sloan Digital Sky felmérés), az ég egy sajátos sávja, a Legado del IAC Stripe 82 projekt keretében. Az egyik adatáttekintésben egy halvány foltot észleltek, amely elég érdekesnek tűnt ahhoz, hogy kutatási projektet indítsanak.

A következő lépés a Gran Telescopio Canarias (GTC) többszínű, nagyon mély képeinek felhasználása volt, hogy megbizonyosodjon arról, hogy ez a folt a szkennelésben nem valami hiba, hanem egy nagyon elterjedt objektum. Gyengesége miatt nehéz meghatározni Nobby pontos távolságát. A Green Bank Telescope (GBT) amerikai egyesült államokbeli megfigyelése alapján a kutatók Nobi távolságát 300 millió fényévre becsülték, a Very Large Array (VLA) rádióteleszkóp és a William Herschel optikai teleszkóp segítségével történő közelgő megfigyelések ellenére. (WHT) a Roque de los Muchachos Obszervatóriumban, La Palmában, segít nekik megmutatni, hogy ez a távolság helyes-e. „Ha a galaxis közelebb kerül, akkor is nagyon furcsa objektum lesz, és komoly kihívások elé állítja az asztrofizikát” – kommentálja Ignacio Trujillo.

Van más kihívás a sötét anyag jelenlegi modelljével szemben?

Az általános szabály az, hogy a galaxisok belső régióiban sokkal nagyobb a csillagsűrűség, és ez a sűrűség gyorsan csökken a középponttól való távolság növekedésével. Montes azonban azt mondja, hogy Nobiban „a csillagok sűrűsége nagyon kis mértékben változik az egész objektumon, ezért olyan halvány, és nem tudtuk jól megfigyelni, amíg meg nem kaptuk a nagyon mély képeket a GTC-től”. „

Núbia galaxis. Az ábra egy színes kép és egy fekete-fehér kép kombinációja, a háttér kiválasztásához. Kredit: GTC/Mireya Montes

Újonc megzavarta a csillagászokat. Első pillantásraA csapat kifejti, hogy nincs interakció vagy egyéb jel a furcsa tulajdonságaira. A kozmológiai szimulációk még különböző forgatókönyvek alapján sem képesek reprodukálni „extrém” tulajdonságait. „Megmaradunk életképes magyarázat nélkül a jelenleg elfogadott kozmológiai modellen belül, amely a hideg sötét anyag modellje” – magyarázza Montes.

A hideg sötét anyag modell képes reprodukálni az univerzum nagyméretű struktúráit, de vannak olyan kis léptékű forgatókönyvek, mint például a Nobby-féle, amelyekre nem tud jó választ adni. Megmutattuk, hogy a különféle elméleti modellek nem képesek reprodukálni, így ez az egyik legszélsőségesebb máig ismert eset. „Lehetséges, hogy ezzel a galaxissal és hasonló galaxisokkal, amelyeket esetleg találunk, további bizonyítékokat találhatunk, amelyek új ablakot nyitnak az univerzum megértéséhez” – kommentálja Montes.

„Az egyik vonzó lehetőség az, hogy a Nube szokatlan tulajdonságai azt mutatják, hogy a sötét anyagot alkotó részecskék nagyon kis tömegűek” – mondja Ignacio Trujillo. Ha igen, akkor ennek a galaxisnak a szokatlan tulajdonságai a kvantumfizika tulajdonságainak bizonyítékául szolgálnának, de galaktikus léptékben. Következtetése: „Ha ez a hipotézis beigazolódik, ez lesz a természet egyik legszebb megnyilvánulása, amely egyesíti a kisebbek világát a nagyobbak világával.”

Hivatkozás: Mireya Montes, Ignacio Trujillo, Ananthan Karunakaran, Raul Infante-Saenz, Christine Speeks, Giulia Giulini, Michael Beasley, Maria Ciprian, Nocchia Ciampa, Mauro D'Onofrio, „Egy sötét galaxis nagyjából a kis Magellán-felhő tömegével” Lee Kelvin és Javier Roman, 2024. január 9. Csillagászat és asztrofizika.
doi: 10.1051/0004-6361/202347667