Oko Mliječne staze postoje doslovno deseci patuljastih galaksija koje se i dalje polako apsorbiraju u našu. Te su galaksije glavni izvor interesa za astronome jer nas mogu naučiti mnogo o kozmičkoj evoluciji, poput toga kako su se manje galaksije tijekom vremena spajale kako bi stvorile veće strukture. Budući da se smatra da su relikti prvih galaksija u Svemiru, također su srodni 'galaktičkim fosilima'.
Nedavno je tim astrofizičara s Massachusetts Institute of Technology (MIT) promatrao jednu od najstarijih od ovih galaksija (Tucana II) i primijetio nešto neočekivano. Na rubu galaksije promatrali su zvijezde u konfiguraciji koja sugerira da Tucana II ima produženi halo tamne materije . Ovi nalazi impliciraju da su najstarije galaksije u Svemiru imale više tamne materije nego što se mislilo.
Istraživanje je vodio apsolvent fizike Anirudh Chiti od MIT-a Kavli institut za astrofiziku i svemirska istraživanja , i Anna Frebel – izvanredni profesor fizike za razvoj karijere obitelji Silverman na MIT-u. Pridružilo im se više kolega iz Kavlija, kao i g Zvjezdarnice Carnegie instituta u Washingtonu , ANU-ovi Istraživačka škola za astronomiju i astrofiziku i UC Berkeley.
Dio virtualnog svemira, promjera milijardu svjetlosnih godina, koji pokazuje kako je tamna tvar raspoređena u svemiru, s aureolima tamne tvari žutim nakupinama, međusobno povezanim tamnim nitima. Zasluge: Joachim Stadel, UZH
da rezimiramo, Tamna materija odnosi se na nevidljivu masu o kojoj su astronomi počeli teoretizirati tijekom 1960-ih. Na njega otpada 85% materije u Svemiru i oko jedne četvrtine njegove ukupne maseno-energijske gustoće. Iako svi pokušaji pronalaženja čestice kandidata za tamnu materiju nisu bili uspješni (do sada), znanstvenici su u mogućnosti promatrati njezin utjecaj na strukture velikih razmjera (kao što su galaksije i jata galaksija).
Savršen primjer za to je Halo tamne materije , što se odnosi na lokalnu koncentraciju mase koja prožima i okružuje galaksije, skupine i jata galaksija i drži ih zajedno. Prisutnost ovih aureola utvrđuje se promatranjem krivulja rotacije galaksija i gibanja galaksija u skupinama i nakupinama, za koje su astronomi primijetili da nije u skladu s količinom materije koju mogu vidjeti (poznata i kao 'svjetleća materija').
Tucana II je ultrablija patuljasta galaksija smještena oko 163 000 svjetlosnih godina od Zemlje u smjeru tucana konstelacija . Na temelju starosti svojih zvijezda (sve stare i vrlo blijede crvene zvijezde) i niske metalnosti, Tucana II jedna je od najprimitivnijih poznatih patuljastih galaksija. Prije toga, astronomi su identificirali zvijezde oko njezine jezgre s tako niskim udjelom metala da se galaksija smatrala najstarijom od poznatih ultrablijedih patuljastih galaksija.
Za potrebe svog istraživanja, Chiti, Frebel i njihov tim promatrali su Tuscanu II kako bi vidjeli može li ova drevna galaksija sadržavati još starije zvijezde - čije bi proučavanje moglo ponuditi uvid u formiranje prvih galaksija u svemiru. Procjenjuje se da su nastali prije otprilike 13 milijardi godina, samo 800 milijuna godina nakon Velikog praska. Kako bi to testirali, dobili su podatke od Teleskop SkyMapper , optički zemaljski teleskop u Australiji.
Blizina ultra-slabije patuljaste galaksije Tucana II, kao što je snimljeno teleskopom SkyMapper. Zasluge: Anirudh Chiti, MIT
Zatim su primijenili filtar za slike kako bi uočili posebno blijede zvijezde siromašne metalom i uparili svoja opažanja s algoritmom (koji je razvio Chiti) kako bi ih identificirali. Uz prethodno identificirane zvijezde u blizini jezgre, uočili su devet novih na rubu Tucane II. Također su primijetili da su bili u konfiguraciji koja je sugerirala da ih je uhvatila gravitacijska sila galaksije.
To je bilo iznenađujuće s obzirom na to koliko su bili udaljeni od jezgre i sugerira da Tucana II ima prošireni halo tamne tvari koji je tri do pet puta masivniji nego što se prije mislilo. 'Tucana II ima puno veću masu nego što smo mislili, kako bi povezao ove tako udaljene zvijezde', rekao je Chiti. 'To znači da i druge reliktne prve galaksije vjerojatno imaju ove vrste proširenih oreola.'
Chiti i Frebel su pratili ove rezultate koristeći podatke koje su prethodno dobili Magellanovi teleskopi u Zvjezdarnica Las Campanas u Čileu. Ova zapažanja sugeriraju da je devet novih zvijezda čak i više siromašno metalom (starije) od onih u jezgri. Ovi rezultati su prvi dokaz da ultraslabije patuljaste galaksije imaju proširene aureole i da bi mogle imati značajne implikacije na kozmološke teorije. Kako je Frebel objasnio:
“To vjerojatno također znači da su se najranije galaksije formirale u mnogo većim aureolima tamne tvari nego što se prije mislilo. Mislili smo da su prve galaksije bile najsitnije, najslabije galaksije. Ali zapravo su možda bile nekoliko puta veće nego što smo mislili, a ipak nisu tako malene.”
Ilustracija kako bi noćno nebo moglo izgledati za milijarde godina od sada, dok se galaksija Andromeda polako približava spajanju s Mliječnom stazom. Zasluge: NASA/ESA/Z. Levay i R. van der Marel, STScI/T. Hallas; i A. Mellinger
Štoviše, neravnoteža između starih zvijezda u blizini jezgre i još starijih zvijezda na periferiji mogla bi biti pokazatelj da je Tucana II možda bio proizvod jednog od prvih spajanja u Svemiru. Ovaj proces 'galaktičkog kanibalizma' događa se konstantno u cijelom Svemiru danas i odvijat će se otprilike 3,75 milijardi godina između Mliječna staza i susjedna galaksija Andromeda .
Međutim, do sada je bilo nejasno jesu li se rane galaksije spojile na sličan način. U tom smislu, Frebel tvrdi da bi ono što su primijetili moglo biti još jedno prvo:
“Možda vidimo prvi potpis galaktičkog kanibalizma. Jedna galaksija je možda pojela jednog od svojih malo manjih, primitivnijih susjeda, koji je potom prosuo sve svoje zvijezde u predgrađe. Tucanu II će na kraju pojesti Mliječna staza, bez milosti. I pokazalo se da ova drevna galaksija može imati svoju vlastitu kanibalističku povijest. Vjerojatno postoji mnogo više sustava, možda svi, u kojima ove zvijezde trepere u predgrađu.”
U bliskoj budućnosti tim planira upotrijebiti isti pristup za promatranje drugih ultraslabih patuljastih galaksija oko Mliječne staze. Ako slučajno pronađu mnoge druge primjere vrlo starih zvijezda koje kruže u blizini rubova patuljastih galaksija, to će ukazati na to da je tamna materija igrala posebno važnu ulogu u spajanju drevnih galaksija i njihovoj kasnijoj evoluciji.
Studija koja opisuje njihove nalaze, “ Kemijska izobilja novih zvijezda članica u patuljastoj galaksiji Tucana II ”, nedavno se pojavio uThe Astrophysical Journal. Istraživanje je omogućeno dijelom zahvaljujući potpori NASA-e i Nacionalne znanstvene zaklade (NSF).
Daljnje čitanje: S
