Každý vie, že galaxie sú obrovské zbierky hviezd. Jedna galaxia ich môže obsahovať stovky miliárd. Ale existuje typ galaxie, ktorý nemá žiadne hviezdy. Správne: nula hviezd.
Tieto galaxie sa nazývajú temné galaxie alebo galaxie temnej hmoty. A namiesto toho, aby pozostávali z hviezd, skladajú sa väčšinou z temnej hmoty. Teória predpovedá, že by mnoho z týchto trpasličích temných galaxií malo byť v halo okolo „bežných“ galaxií, ale ich nájdenie bolo ťažké.
Yashar Hezaveh na Stanfordskej univerzite v Kalifornii a jeho tím kolegov v novom článku, ktorý má byť uverejnený v Astrofyzikálnom časopise, ohlásil objav jedného z týchto predmetov. Tím využil vylepšené schopnosti Atacamasovho veľkého milimetrového poľa na preskúmanie Einsteinovho kruhu, pomenovaného preto, lebo Einsteinova teória všeobecnej relativity predpovedala tento jav dlho predtým, ako bol pozorovaný jeden.
Einsteinov prsteň je vtedy, keď masívna gravitácia blízkeho objektu skresľuje svetlo od oveľa vzdialenejšieho objektu. Fungujú podobne ako šošovky ďalekohľadu alebo dokonca aj okuliare. Hmota skla v šošovke nasmeruje prichádzajúce svetlo tak, že sa vzdialené objekty zväčšujú.
Einsteinove prstene a gravitačné šošovky umožňujú astronómom študovať extrémne vzdialené objekty tým, že sa na ne pozerajú pomocou gravitačnej šošovky. Umožňujú tiež astronómom dozvedieť sa viac o galaxii, ktorá pôsobí ako šošovka, čo sa stalo v tomto prípade.
Keby sklenená šošovka obsahovala najmenšie škvrny od vody, tieto škvrny by obrazu dodali malé skreslenie. To sa stalo v tomto prípade, s výnimkou mikroskopických kvapiek vody na šošovke, ktoré boli spôsobené deformáciami malých trpasličích galaxií tvorených Temnou hmotou. „Tieto neviditeľné objekty nájdeme rovnakým spôsobom, ako na okne vidíte kvapky dažďa. Viete, že tam sú, pretože skresľujú obraz predmetov na pozadí, “vysvetlil Hezaveh. Rozdiel spočíva v tom, že voda deformuje svetlo lomom, zatiaľ čo hmota deformuje svetlo gravitáciou.
Keď zariadenie ALMA zvýšilo svoje rozlíšenie, astronómovia študovali rôzne astronomické objekty, aby otestovali svoje schopnosti. Jedným z týchto objektov bol SDP81, gravitačná šošovka na vyššie uvedenom obrázku. Keď skúmali vzdialenejšiu galaxiu, ktorá bola šošovkována pomocou SDP81, objavili menšie deformácie v kruhu vzdialenej galaxie. Hezaveh a jeho tím dospeli k záveru, že tieto deformácie signalizujú prítomnosť trpasličej temnej galaxie.
Ale prečo na tom záleží? Pretože vo vesmíre je problém, alebo aspoň v jeho chápaní; problém chýbajúcej hmoty.
Naše chápanie formovania štruktúry vesmíru je celkom solídne, aspoň vo väčšom meradle. Predpovede založené na tomto modeli súhlasia s pozorovaniami kozmického mikrovlnného pozadia (CMB) a zoskupovania galaxií. Naše chápanie sa však trochu rozpadá, pokiaľ ide o štruktúru vesmíru v menšej mierke.
Jedným z príkladov nášho nedostatku porozumenia v tejto oblasti je tzv. Chýbajúci satelitný problém. Teória predpovedá, že v halou temnej hmoty obklopujúcej galaxie by mala byť veľká populácia tzv. Tieto objekty sa môžu pohybovať od vecí veľkých ako Magellanova mračna až po oveľa menšie objekty. V pozorovaniach miestnej skupiny existuje výrazný deficit týchto objektov až do úrovne 10, v porovnaní s teoretickými predikciami.
Pretože sme ich nenašli, musí sa stať jedna z dvoch vecí: buď ich nájdeme lepšie, alebo upravíme našu teóriu. Zdá sa však príliš skoro na to, aby sme modifikovali svoje teórie štruktúry vesmíru, pretože sme nenašli niečo, čo by bolo vzhľadom na svoju povahu ťažké nájsť. Preto je toto oznámenie také dôležité.
Pozorovanie a identifikácia jednej z týchto trpasličích temných galaxií by mala otvoriť dvere ďalším. Akonáhle sa nájdu ďalšie, môžeme začať budovať model ich populácie a distribúcie. Takže ak sa v budúcnosti nájde viac z týchto trpasličích temných galaxií, postupne to potvrdí naše prehnané chápanie formácie a štruktúry vesmíru. A bude to znamenať, že sme na správnej ceste, pokiaľ ide o pochopenie úlohy Temnej hmoty vo vesmíre. Ak ich nenájdeme a ten, ktorý je viazaný na halo SDP81, sa javí ako anomálie, potom je to teoreticky späť na rysovaciu dosku.
Odhalenie trpasličej tmavej galaxie viazanej na SDP81 vyžadovalo veľa konských síl. Einsteinove prstene ako SDP81 musia mať obrovskú hmotnosť, aby mohli pôsobiť na gravitačné šošovky, zatiaľ čo trpasličie tmavé galaxie sú v porovnaní s maličkosťami malé. Je to klasický problém s ihlou v kupce sena a Hezaveh a jeho tím potrebujú na analýzu údajov z ALMA obrovskú výpočtovú silu.
ALMA a metodika, ktorú vyvinul Hezaveh a tím, dúfajme v budúcnosti vrhne viac svetla na trpasličí temné galaxie. Tím si myslí, že ALMA má veľký potenciál objaviť viac z týchto halo objektov, čo by malo zase zlepšiť naše chápanie štruktúry vesmíru. Ako sa uvádza v závere svojej práce, „... pozorovania ALMA majú potenciál výrazne posunúť naše chápanie množstva spodnej vrstvy temnej hmoty.“
