Astronomii au descoperit o galaxie cu o luminozitate atât de scăzută încât este aproape invizibilă — o descoperire care ar putea ajuta la elucidarea uneia dintre cele mai greu de detectat substanțe din univers. Cercetătorii au identificat Candidate Dark Galaxy-2, sau CDG-2, folosind Telescopul Spațial Hubble și cred că aceasta este alcătuită în proporție de cel puțin 99,9% din materie întunecată.
Dacă descoperirea lor va fi confirmată prin observații suplimentare, CDG-2 ar putea fi una dintre galaxiile cu cea mai mare concentrație de materie întunecată descoperite vreodată.
Materia întunecată - „lipiciul” care ține universul laolaltă
Materia întunecată domină universul. Este de cinci ori mai abundentă decât materia obișnuită — cea din care sunt alcătuite toate stelele, planetele și tot ceea ce putem vedea — însă este invizibilă și nu a fost niciodată observată direct. Totuși, prezența sa poate fi dedusă datorită efectelor gravitaționale asupra materiei obișnuite, deoarece materia întunecată este „lipiciul” care ține universul laolaltă.
Majoritatea galaxiilor, inclusiv a noastră, sunt dominate de materie întunecată. Însă, în unele cazuri, raportul dintre materia întunecată și materia normală devine atât de extrem încât galaxia rămâne doar cu puține stele, ceea ce o face să pară foarte slabă. Astronomii numesc aceste corpuri „galaxii cu luminozitate de suprafață scăzută” și au observat mii de astfel de galaxii de când prima a fost descoperită în anii 1980.
CDG-2, aflată la aproximativ 300 de milioane de ani-lumină de Pământ, pare să fie atât de bogată în materie întunecată încât ar putea face parte dintr-un subgrup ipotetic al galaxiilor cu luminozitate scăzută, numite „galaxii întunecate”, despre care se crede că au puține sau deloc stele. „Galaxiile cu luminozitate de suprafață scăzută sunt foarte slabe, dar totuși există puțină lumină provenind de la ele”, a declarat Dayi Li, cercetător postdoctoral în statistică și astrofizică la Universitatea din Toronto și autor principal al studiului publicat în The Astrophysical Journal Letters.
„Însă o galaxie întunecată reprezintă extremul acestei categorii, unde practic nu mai există niciun fel de lumină slabă sau structură pe care te-ai aștepta să o vezi la o galaxie tipică.”
Galaxiile întunecate nu au definiție
Nu există o definiție strictă a galaxiilor întunecate, a explicat Li, dar existența lor este prezisă de teoriile materiei întunecate și de simulările cosmologice.
„Unde trasăm exact linia în privința numărului de stele pe care ar trebui să le aibă rămâne ambiguu, deoarece nu totul în astronomie este atât de clar delimitat pe cât ne-am dori”, a spus el.
„Pentru a fi tehnic corecți, CDG-2 este o galaxie aproape întunecată. Însă importanța sa este că ne apropie mult mai mult de acel regim cu adevărat întunecat, în condițiile în care anterior nu credeam că poate exista o galaxie atât de slabă.”
„Grupări foarte dense și sferice de stele foarte vechi”
Pentru a observa CDG-2, cercetătorii au folosit date de la trei telescoape — Hubble, observatorul spațial Euclid al Agenției Spațiale Europene și Telescopul Subaru din Hawaii — împreună cu o abordare nouă care a implicat căutarea unor obiecte numite roiuri globulare.
„Acestea sunt grupări foarte dense și sferice de stele foarte vechi, practic relicve ale primei generații de formare stelară”, a explicat Li.
Roiurile globulare sunt luminoase chiar dacă galaxia din jur nu este, iar observații anterioare au arătat o relație între acestea și prezența materiei întunecate într-o galaxie. Deoarece CDG-2 pare să aibă foarte puține stele, trebuie să existe altceva care să furnizeze masa necesară pentru ca roiurile să rămână legate gravitațional.
Li și colegii săi presupun că sursa acestei mase este materia întunecată.
Cercetătorii au identificat un set de patru roiuri globulare în Perseus Cluster, un grup de mii de galaxii cufundate într-un nor de gaz și unul dintre cele mai masive obiecte din univers. Observații ulterioare au relevat o strălucire sau un halou în jurul roiurilor globulare, sugerând prezența unei galaxii.
„A rămas practic doar cu un halou de materie întunecată și cele patru roiuri globulare”
Dar cum ajunge o galaxie să aibă puține sau deloc stele și în principal materie întunecată?
Astronomii cred că, după formarea roiurilor la începutul existenței galaxiei, galaxiile mai mari din jur i-au „smuls” gazul de hidrogen necesar pentru a forma noi stele individuale precum Soarele nostru.
„Materialul de care această galaxie avea nevoie pentru a continua formarea stelelor nu mai era acolo, astfel că a rămas practic doar cu un halou de materie întunecată și cele patru roiuri globulare.” Procesul ar lăsa în urmă un schelet sau o „fantomă” a „unei galaxii care practic a eșuat”.
Ca urmare a acestui mecanism de formare, galaxia are doar 0,005% din luminozitatea propriei noastre galaxii, a spus Li.
„În termeni de lumină stelară, este de aproximativ 6 milioane de ori mai strălucitoare decât Soarele. Luminozitatea galaxiei noastre este de aproximativ 20 de miliarde de ori mai mare decât cea a Soarelui.”
Căutarea roiurilor globulare ar putea fi „o metodă complet nouă de a descoperi aceste galaxii potențial întunecate”, susține Li, adăugând că ar trebui să existe în număr mare. Totuși, sunt necesare observații suplimentare pentru a detalia proprietățile fizice ale CDG-2 și pentru a confirma câtă materie întunecată conține, lucru care, potrivit lui Li, ar putea fi realizat folosind Telescopul Spațial James Webb.
„Aproape întunecat înseamnă ușor luminos”
Studierea potențialelor galaxii întunecate este importantă deoarece oferă o perspectivă aproape „pură” asupra comportamentului materiei întunecate, potrivit lui Neal Dalal, cercetător la Institutul Perimeter pentru Fizică Teoretică din Waterloo, Ontario, Canada, care nu a fost implicat în studiu.
„În galaxiile mari cu multe stele, precum Calea Lactee, stelele și gazul pot influența semnificativ distribuția materiei întunecate, făcând dificilă separarea efectelor materiei obișnuite de cele ale materiei întunecate”, a transmis acesta.
„Însă în aceste galaxii extrem de slabe există atât de puține stele și atât de puțin gaz, încât comportamentul materiei întunecate trebuie să fie aproape neafectat de materia obișnuită. Prin urmare, obținem o imagine mult mai clară a fizicii materiei întunecate.”
Unul dintre cele mai interesante aspecte ale acestei galaxii este modul în care a fost descoperită, folosind roiuri globulare, a declarat Robert Minchin, astronom la Observatorul Național de Radioastronomie din Socorro, New Mexico.
„Pare ciudat, la prima vedere, să cauți lumină provenind de la galaxii întunecate, dar, parafrazând filmul The Princess Bride, «Există o mare diferență între aproape întunecat și complet întunecat. Aproape întunecat înseamnă puțin luminos»”, a remarcat el.
„Este probabil ca alte galaxii foarte întunecate să fie descoperite prin această metodă”
Majoritatea galaxiilor întunecate sau aproape întunecate candidate, a spus Minchin, au fost identificate folosind radiotelescoape și căutând gaz de hidrogen, însă aceste metode ratează galaxii precum CDG-2, unde gazul a fost îndepărtat.
„Căutarea roiurilor globulare evită această problemă și este probabil ca alte galaxii foarte întunecate să fie descoperite prin această metodă în viitor.”
Pentru a confirma cu adevărat CDG-2 ca galaxie întunecată, trebuie măsurat conținutul său de materie întunecată, ceea ce rămâne extrem de dificil având în vedere distanța sa, potrivit lui Yao-Yuan Mao, profesor asistent de fizică și astronomie la Universitatea din Utah.
„Este o descoperire foarte interesantă”, a adăugat Mao într-un e-mail. „Lumina slabă și difuză observată în imaginile Hubble ale CDG-2 susține puternic ideea că privim un obiect coerent, și nu o aliniere întâmplătoare a patru roiuri globulare strălucitoare.”
Ştiri video recomandate
