Visi zina, ka galaktikas ir milzīgas zvaigžņu kolekcijas. Viena galaktika var saturēt simtiem miljardu no tiem. Bet ir kāds galaktikas tips, kurā nav zvaigžņu. Tas ir pareizi: nulle zvaigznes.
Šīs galaktikas sauc par tumšajām galaktikām vai tumšo vielu galaktikām. Tā vietā, lai tās sastāvētu no zvaigznēm, tās galvenokārt sastāv no Dark Matter. Teorija prognozē, ka šajās rūķu tumšajās galaktikās vajadzētu būt daudzām ap 'regulārajām' galaktikām, taču tās atrast ir bijis grūti.
Tagad jaunā rakstā, kas jāpublicē Astrofizikas žurnālā, Yashar Hezaveh Stenfordas universitātē Kalifornijā un viņa kolēģu komanda paziņo par viena šāda objekta atklāšanu. Komanda izmantoja Atacamas lielā milimetru masīva uzlabotās iespējas, lai izpētītu Einšteina gredzenu, kas tika nosaukts tāpēc, ka Einšteina vispārējās relativitātes teorija šo fenomenu paredzēja ilgi pirms tam tika novērots.
Einšteina gredzens ir tad, kad tuva objekta masveida gravitācija izkropļo gaismu no daudz attālāka objekta. Tie darbojas līdzīgi objektīvam teleskopā vai pat acu brilles. Stikla masa objektīvā novirza ienākošo gaismu tādā veidā, ka tiek palielināti tālu objekti.
Einšteina gredzeni un gravitācijas objektīvs ļauj astronomiem izpētīt ļoti tālu objektus, aplūkojot tos caur gravitācijas objektīvu. Bet tie arī ļauj astronomiem uzzināt vairāk par galaktiku, kas darbojas kā objektīvs, kas ir tas, kas notika šajā gadījumā.
Ja stikla objektīvā uz tā būtu niecīgi ūdens plankumi, šie plankumi attēlam radītu nelielu izkropļojumu. Tieši tā notika šajā gadījumā, izņemot mikroskopiskos ūdens pilienus uz objektīva, kropļojumus izraisīja sīkas Rūķu galaktikas, kas sastāv no Tumšās matērijas. “Mēs šos neredzamos objektus varam atrast tādā pašā veidā, kā uz loga var redzēt lietus pilienus. Jūs zināt, ka viņi tur atrodas, jo tie izkropļo fona objektu attēlu, ”skaidroja Hezavehs. Atšķirība ir tāda, ka ūdens ar refrakcijas palīdzību izkropļo gaismu, turpretī matērija izkropļo gaismu ar gravitācijas palīdzību.
Kad ALMA iekārta palielināja izšķirtspēju, astronomi pētīja dažādus astronomiskos objektus, lai pārbaudītu tā iespējas. Viens no šiem objektiem bija SDP81, gravitācijas objektīvs augšējā attēlā. Pārbaudot attālākās galaktikas, kuras objektīvs ir SDP81, viņi atklāja mazākus traucējumus tālās galaktikas gredzenā. Hezavehs un viņa komanda secina, ka šie kropļojumi signalizē par Rūķu Tumšās galaktikas klātbūtni.
Bet kāpēc tam visam ir nozīme? Tā kā Visumā vai vismaz mūsu izpratnē par to ir problēma; trūkstošās masas problēma.
Mūsu izpratne par Visuma struktūras veidošanos ir diezgan cieta, vismaz plašākā mērogā. Uz šo modeli balstītās prognozes atbilst kosmiskā mikroviļņu fona (CMB) un galaktiku klasterizācijas novērojumiem. Bet mūsu izpratne nedaudz sabojājas, kad runa ir par Visuma mazāka mēroga struktūru.
Viens no izpratnes trūkuma piemēriem šajā jomā ir tā sauktā pazudušā satelīta problēma. Teorija paredz, ka galaktikas ieskaujošās tumšās vielas halogenos ir jābūt lielam skaitam tā saukto subhalogu. Šie objekti var svārstīties no lietām, kas ir tik lielas kā Magelanas mākoņi, līdz daudz mazākiem objektiem. Vietējās grupas novērojumos ir izteikts šo objektu deficīts, kas ir koeficients 10, salīdzinot ar teorētiskajām prognozēm.
Tā kā mēs viņus neesam atraduši, ir jānotiek vienai no divām lietām: vai nu mēs tos labāk atrodam, vai arī modificējam savu teoriju. Bet šķiet, ka ir par agru modificēt mūsu teorijas par Visuma struktūru, jo mēs neesam atraduši kaut ko tādu, kas pēc savas būtības ir grūti atrodams. Tāpēc šis paziņojums ir tik svarīgs.
Novērojot un identificējot vienu no šīm Rūķu tumšajām galaktikām, vajadzētu pavērt durvis plašākai. Kad vēl ir atrasts, mēs varam sākt veidot viņu populācijas un izplatības modeli. Tātad, ja nākotnē tiks atrasts vairāk šo punduru tumšo galaktiku, tas pakāpeniski apstiprinās mūsu visaptverošo izpratni par Visuma veidošanos un struktūru. Un tas nozīmēs, ka mēs esam uz pareizā ceļa, lai izprastu Dark Matter lomu Visumā. Ja mēs tos nevaram atrast, un tas, kas ir saistīts ar SDP81 halo, izrādās anomālija, tad teorētiski tas ir atpakaļ pie rasēšanas tāfeles.
Bija nepieciešams daudz zirgspēku, lai atklātu Rūķu tumšo galaktiku, kas piesaistīta SDP81. Einšteina gredzeniem, piemēram, SDP81, ir jābūt milzīgai masai, lai radītu gravitācijas objektīva efektu, savukārt Dwarf Dark Galaxies ir niecīgas salīdzinājumā. Tā ir klasiska “adata siena kaudzē” problēma, un Hezaveham un viņa komandai bija nepieciešama milzīga skaitļošanas jauda, lai analizētu datus no ALMA.
ALMA, kā arī Hezaveh un komandas izstrādātā metodika, cerams, nākotnē parādīs vairāk informācijas par Dwarf Dark Galaxies. Komanda domā, ka ALMA ir liels potenciāls atklāt vairāk šo halo objektu, kam savukārt vajadzētu uzlabot mūsu izpratni par Visuma struktūru. Kā viņi saka sava darba noslēgumā, “... ALMA novērojumiem ir potenciāls ievērojami uzlabot mūsu izpratni par tumšās matērijas apakšstruktūras pārpilnību”.
