Czy istnieją ciemne galaktyki? Naukowcy twierdzą, że właśnie odkryli pierwszą z nich

W tym artykule:

1. Pierwsza ciemna galaktyka karłowata
2. Problem ciemnej materii
3. Jak odkryto ciemną galaktykę?
4. Najmłodsze galaktyki

Galaktyki są pełne gwiazd oraz chmur świecącego gazu i pyłu. Niekiedy wybuchają w nich ultrajasne supernowe. Ich obserwacje można więc prowadzić, rejestrując docierające do Ziemi światło widzialne. Jednak to, co da się w ten sposób zobaczyć, nie wyczerpuje listy składników większości galaktyk.

Zazwyczaj zawierają one również czarne dziury, które pochłaniają nie tylko materię, ale i całe światło. A także planety swobodne, poruszające się poza układami gwiezdnymi, i bardzo trudne do wypatrzenia. Największy niewidoczny składnik stanowi zaś tzw. ciemna materia. To enigmatyczna forma materii, która na naszą, „zwykłą” materię oddziałuje tylko grawitacyjnie. Przypuszczalnie to właśnie ona sprawia, że szybko obracające się galaktyki nie rozpadają się.

Czy możliwe jest, by jakaś galaktyka składała się wyłącznie z elementów, których nie możemy zobaczyć? Zdaniem badaczy tak. Istnieje hipoteza zapowiadająca istnienie tzw. ciemnych galaktyk. Czyli galaktyk składających się prawie wyłącznie z ciemnej materii. Jak można się domyślić, sfalsyfikowanie tej teorii jest nadzwyczaj trudne.

Pierwsza ciemna galaktyka karłowata

Chińscy astronomowie ogłosili właśnie, że udało im się tego dokonać. W serwisie preprintów naukowych arXiv.org ukazała się ich praca, w której opisują odkrycie ciemnej galaktyki karłowatej oznaczonej jako FAST J0139+4328. Znajduje się ona w odległości 94 mln lat świetlnych od nas. W aż 98 proc. składa się z ciemnej materii.

Nasza galaktyka jest prawdopodobnie pełna martwych cywilizacji

Według naukowców, większość  pozaziemskich cywilizacji, które mogły powstać w naszej galaktyce, zdążyła się do tej pory prawdopodobnie unicestwić.

– Nasze odkrycie dostarcza dowodów obserwacyjnych, że FAST J0139+4328 to odizolowana ciemna galaktyka karłowata – napisali naukowcy w swojej pracy. – Po raz pierwszy taki rodzaj galaktyki został odnaleziony w pobliskim Wszechświecie.

Problem ciemnej materii

Głównym problem z koncepcją ciemnej materii polega na tym, że z założenia jej wpływ na otocznie jest ograniczony. Jak już wspomnieliśmy, ciemna materia oddziałuje na zwykłą wyłącznie z pomocą grawitacji. Nie emituje żadnego rodzaju promieniowania, które moglibyśmy wykryć i zmierzyć. Ta dodatkowa „masa” Wszechświata pozostaje więc całkowicie nieuchwytna, a o jej istnieniu wnioskujemy jedynie pośrednio.

Teoria ciemnej materii ma również pewne luki. Symulacje jej rozkładu we Wszechświecie nie zgadzają się z ilością obserwowanych galaktyk karłowatych, który orbitują wokół większych galaktyk. Galaktyki karłowate to takie, w których skład wchodzą jedynie miliony i miliardy gwiazd. Satelickie galaktyki Drogi Mlecznej – Wielki Obłok Magellana i Mały Obłok Magellana – są właśnie galaktykami karłowatymi.

Jak odkryto ciemną galaktykę?

Rozwiązaniem rozbieżności między rozkładem ciemnej materii a ilością galaktyk karłowatych jest założenie, że istnieje pewien typ galaktyk karłowatych, które wymykają się obserwacjom. Naukowcy zaproponowali, że mogłyby to być ciemne galaktyki, składające się bardzo niewielu gwiazd, za to ogromnej ilości czarnej materii.

Ich poszukiwania trwały od lat. Choć pojawiły się pewne kandydatki na ciemne galaktyki – takie jak np. Dragonfly 44 – na razie nie udało się potwierdzić ich statusu. By nie było wątpliwości, idealnie byłoby wykryć izolowaną ciemną galaktykę, znajdującą się z daleka od innych.

Do poszukiwania takiego obiektu chińscy naukowcy wykorzystali gigantyczny teleskop FAST (Five hundred meter Aperture Spherical radio Telescope). Z jego pomocą chcieli zarejestrować fale radiowe, których źródłem są ogromne obłoki wodoru atomowego.

W odległości 94 mln lat świetlnych odkryli obłok emitujący fale radiowe, ale nie światło widzialne. Charakterystyki wykrytego promieniowania wskazywały, że tworzy on obracający się dysk galaktyki FAST J0139+4328. Dalsze obserwacje w ultrafiolecie i podczerwieni wskazały, że znajdują się w niej niewielkie skupiska gwiazd.

Jak umrze nasza Galaktyka? Wyparuje. Pozostanie po niej rozległe cmentarzysko martwych gwiazd

Pozostałości po gwiazdach naszej Galaktyki mogą być wypychane poza Drogę Mleczną – uważają badacze z Instytutu Astronomicznego w Sydney. Oznaczałoby to, że nasza Galaktyka powoli traci ...

Naukowcom udało się wyznaczyć całkowitą masę FAST J0139+4328. Wynosi ona aż 5,1 mld mas Słońca. Gwiazdy wchodzące w jej skład mają masę nie większą niż 690 tys. mas Słońca, a wodór atomowy – 83 mln mas Słońca. Pod odjęciu zsumowanej szacowanej masy zwykłej materii od całkowitej masy FAST J0139+4328 okazało się, że 98 proc. tej galaktyki składa się z ciemnej materii.

Najmłodsze galaktyki

Odkrycie wymaga potwierdzenia przez inne zespoły naukowe. Może się okazać, że FAST J0139+4328 jest czymś innym, niż proponują chińscy naukowcy. Jednak jeśli ich hipoteza się potwierdzi, możliwe jest, że udało im się dostrzec bardzo młodą galaktykę.

– Zakłada się, że galaktyki powstają z gazu, który ochładza się i skupia w gwiazdy w środku halo – napisali w artykule. – FAST J0139+4328 ma obracający się gazowy dysk i składa się w absolutnej większości z ciemnej materii, ale prawie nie ma gwiazd. Można z tego wywnioskować, że ta ciemna galaktyka to po prostu galaktyka na jednym z pierwszych etapów formowania się – dodali.

Źródła: ScienceAlert, arXiv.org.

Nasz ekspert

Magdalena Salik

Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com