Czy w centrum Drogi Mlecznej jest ogromny bąbel ciemnej materii? To on może odpowiadać za jej dziwny kształt

W tym artykule:

1. Czym jest ciemna materia?
2. Ciemna materia w Drodze Mlecznej
3. Jaki kształt ma nasza Galaktyka
4. Nietypowa budowa centrum Galaktyki
5. Czy nasza Galaktyka zderzyła się z inną?

Ciemna materia to hipotetyczna, niewidzialna materia, nieemitująca i nieodbijająca promieniowania elektromagnetycznego. Jej istnienie zdradzają jedynie wywierane przez nią efekty grawitacyjne.

Czym jest ciemna materia?

Ponieważ ilość widocznej materii w galaktykach nie może wyjaśnić ich kształtów, rozkładów i ruchów, astrofizycy twierdzą, że musi istnieć forma masy, która nie została jeszcze odkryta. Wydaje się, że masa ta nie wpływa znacząco na normalną materię w żaden inny sposób – na przykład poprzez pochłanianie lub emitowanie fotonów – czyniąc ją całkowicie „ciemną”.

Ciemna materia jest w tej chwili dominującym wytłumaczeniem obserwowanych anomalii w rotacji galaktyk oraz ruchu galaktyk w gromadach. Jednak nadal materia ta nie została odkryta, a jej natura pozostaje nieznana. Aby zrozumieć czym jest ciemna materia, Europejska Agencja Kosmiczna zainicjowała w lipcu 2023 roku misję Euclid. Jednak zanim spłyną do nas dane z misji, kolejni naukowcy przekonują, że to właśnie ciemna materia wydaje się być rozwiązaniem wielu nurtujących astrofizyków problemów.

Ciemna materia w Drodze Mlecznej

Zdaniem naukowców z Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) to właśnie ogromny bąbel ciemnej materii wywiera wpływ na naszą Galaktykę. Odpowiada m.in. za jej charakterystyczny kształt.

Pierścienie Einsteina odsłonią tajemnicę ciemnej materii? Na razie wskazują, że może być inna niż sądzono

Badanie światła zakrzywianego przez galaktyki może pomóc rozwiązać jedną z najważniejszych zagadek fizyki. Czyli wyjaśnić, czym jest ciemna materia – podstawowy składnik, z którego zb...

– Halo powstałe z ciemnej materii, nachylone w tym samym kierunku co halo gwiazdowe, może wywołać wypaczenie i rozbłysk w dysku galaktycznym – napisał w oświadczeniu zespół kierowany przez astrofizyka Jiwon Jesse Han z Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics.

– Wyniki te dostarczają przekonujących dowodów na to, że nasza galaktyka jest osadzona w nachylonym halo ciemnej materii. Ta niewspółosiowość ciemnego halo i dysku zawiera wskazówki dotyczące historii formowania się Drogi Mlecznej. Stanowi też kolejny krok w dynamicznym modelowaniu potencjału naszej Galaktyki, jak i galaktyk ogółem – dodają badacze.

Jaki kształt ma nasza Galaktyka

Trudno jest dostrzec kształt Galaktyki, w której żyjemy. W końcu nie możemy po prostu wysłać teleskopu w przestrzeń międzygalaktyczną, aby zrobić zdjęcie. Właśnie dlatego, chociaż astronomowie wiedzieli już od pewnego czasu, że dysk jest wypaczony, nie mieliśmy wystarczających danych, aby zrozumieć, jak do tego doszło.

Sytuację zmieniła dopiero Gaia, czyli teleskop kosmiczny Europejskiej Agencji Kosmicznej. Z dużą precyzją mapuje on pozycje i prędkości gwiazd w Drodze Mlecznej. Dzięki Gai astronomowie byli w stanie szczegółowo odwzorować chybotliwość Drogi Mlecznej.

A chociaż obserwatorium Gaia przyniosło wiele dowodów na zakrzywienie naszej galaktyki, to powody tego zakrzywienia nie zostały ustalone. Wiodącym poglądem mogącym wyjaśnić kształt Drogi Mlecznej zdawała się być interakcja naszej Galaktyki z inną w przeszłości.

Nietypowa budowa centrum Galaktyki

Jednak w 2022 roku zespół kierowany przez Jiwon Jesse Hana i Charliego Conroya dokonał interesującego odkrycia. Ustalił, że halo gwiazdowe wokół Galaktyki – czyli rozproszona kula gazu i gwiazd, w której obraca się dysk galaktyczny – jest również nietypowe.

To zasugerowało naukowcom, że ciemne halo Drogi Mlecznej jest również bardzo nachylone. Ciemne halo to kula ciemnej materii, która otacza większość galaktyk. Czyli niewykrywalna teleskopami masa, która grawitacyjnie oddziałuje z normalną materią we Wszechświecie.

Czy w kosmosie istnieją tajemnicze ciemne gwiazdy? Trio badaczy twierdzi, że tak

Dane pozyskane dzięki Kosmicznemu Teleskopowi Jamesa Webba wspierają zaskakującą hipotezę. Możliwe jest, że w kosmosie istnieją ciemne gwiazdy. Czyli takie, które składają się nie ze zw...

Uczeni przeprowadzili symulację i modelowanie, aby sprawdzić, czy mogą odtworzyć obserwowany kształt Drogi Mlecznej. W ich modelu Galaktyki ciemne halo było nachylone o 25 stopni w stosunku do dysku Drogi Mlecznej. Następnie obliczyli orbity gwiazd i gazu na przestrzeni pięciu miliardów lat. Odkryli, że gdy bąbel ciemnej materii jest nachylony, obrzeża Galaktyki rzeczywiście zakrzywiają się i rozbłyskują. Dokładnie tak, jak widzimy w obserwacjach Gai w Drodze Mlecznej.

Czy nasza Galaktyka zderzyła się z inną?

Nie oznacza to jednak, że poprzednia hipoteza o interakcji Drogi Mlecznej z inną galaktyką jest błędna. W rzeczywistości jest to bardzo prawdopodobne. Ale nowe wyniki sugerują, że do takiej interakcji mogło dojść w przeszłości, że nie jest to sytuacja trwająca od dziś.

Symulacja wykonana przez badaczy pokazała, że kolizja z inną galaktyką może faktycznie znacznie przechylić składające się z ciemnej materii halo. A to może doprowadzić do zakrzywienia samego dysku galaktycznego. W dodatku zakrzywienie takie może zajść – jak na standardy kosmiczne – bardzo szybko, bo w trakcie jednego pełnego obrotu galaktyki. A ten trwa, bagatela, około 250 milionów lat.

Źródła: EurekAlert, Nature Astronomy.

Nasz ekspert

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.