Όλοι γνωρίζουν ότι οι γαλαξίες είναι τεράστιες συλλογές αστεριών. Ένας μοναδικός γαλαξίας μπορεί να περιέχει εκατοντάδες δισεκατομμύρια από αυτούς. Αλλά υπάρχει ένας τύπος γαλαξίας που δεν έχει αστέρια. Αυτό είναι σωστό: μηδέν αστέρια.
Αυτοί οι γαλαξίες ονομάζονται σκοτεινοί γαλαξίες ή γαλαξίες σκοτεινής ύλης. Και αντί να αποτελούνται από αστέρια, αποτελούνται κυρίως από Dark Matter. Η θεωρία προβλέπει ότι θα πρέπει να υπάρχουν πολλοί από αυτούς τους Σκοτεινούς Γαλαξίες Νάνους στο φωτοστέφανο γύρω από τους «κανονικούς» γαλαξίες, αλλά η εύρεση τους ήταν δύσκολη.
Τώρα, σε μια νέα εργασία που θα δημοσιευτεί στο Astrophysical Journal, ο Yashar Hezaveh στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ στην Καλιφόρνια και η ομάδα των συναδέλφων του, ανακοινώνουν την ανακάλυψη ενός τέτοιου αντικειμένου. Η ομάδα χρησιμοποίησε βελτιωμένες δυνατότητες του Atacamas Large Millimeter Array για να εξετάσει έναν δακτύλιο του Αϊνστάιν, που ονομάστηκε έτσι επειδή η θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν προέβλεπε το φαινόμενο πολύ πριν παρατηρηθεί κάποιος.
Ένας δακτύλιος του Αϊνστάιν είναι όταν η μαζική βαρύτητα ενός στενού αντικειμένου στρεβλώνει το φως από ένα πολύ πιο μακρινό αντικείμενο. Λειτουργούν όπως ο φακός σε ένα τηλεσκόπιο ή ακόμα και ένα ζευγάρι γυαλιά. Η μάζα του γυαλιού στον φακό κατευθύνει το εισερχόμενο φως με τέτοιο τρόπο ώστε μεγάλα αντικείμενα να μεγεθύνονται.
Οι δακτύλιοι Einstein και ο βαρυτικός φακός επιτρέπουν στους αστρονόμους να μελετούν εξαιρετικά μακρινά αντικείμενα, κοιτάζοντας τα μέσα από ένα φακό βαρύτητας. Αλλά επιτρέπουν επίσης στους αστρονόμους να μάθουν περισσότερα για τον γαλαξία που λειτουργεί ως φακός, όπως συνέβη σε αυτήν την περίπτωση.
Εάν ένας γυάλινος φακός είχε μικροσκοπικές κηλίδες νερού, αυτά τα σημεία θα προσθέσουν μια μικρή παραμόρφωση στην εικόνα. Αυτό συνέβη σε αυτήν την περίπτωση, εκτός από τις μικροσκοπικές σταγόνες νερού σε έναν φακό, οι παραμορφώσεις προκλήθηκαν από μικροσκοπικούς γαλαξίες νάνων που αποτελούνται από Dark Matter. «Μπορούμε να βρούμε αυτά τα αόρατα αντικείμενα με τον ίδιο τρόπο που μπορείτε να δείτε σταγονίδια βροχής σε ένα παράθυρο. Ξέρετε ότι είναι εκεί γιατί παραμορφώνουν την εικόνα των αντικειμένων του φόντου », εξήγησε ο Hezaveh. Η διαφορά είναι ότι το νερό παραμορφώνει το φως με διάθλαση, ενώ η ύλη στρεβλώνει το φως από τη βαρύτητα.
Καθώς η εγκατάσταση ALMA αύξησε την ανάλυσή της, οι αστρονόμοι μελέτησαν διαφορετικά αστρονομικά αντικείμενα για να δοκιμάσουν τις δυνατότητές του. Ένα από αυτά τα αντικείμενα ήταν το SDP81, ο βαρυτικός φακός στην παραπάνω εικόνα. Καθώς εξέτασαν τον πιο μακρινό γαλαξία που φαινόταν από το SDP81, ανακάλυψαν μικρότερες παραμορφώσεις στον δακτύλιο του απομακρυσμένου γαλαξία. Ο Hezaveh και η ομάδα του καταλήγουν στο συμπέρασμα ότι αυτές οι παραμορφώσεις σηματοδοτούν την παρουσία ενός Dwarf Dark Galaxy.
Αλλά γιατί όλα αυτά έχουν σημασία; Επειδή υπάρχει ένα πρόβλημα στο Σύμπαν, ή τουλάχιστον στην κατανόησή μας για αυτό. ένα πρόβλημα έλλειψης μάζας.
Η κατανόησή μας για τον σχηματισμό της δομής του Σύμπαντος είναι αρκετά σταθερή, τουλάχιστον σε μεγαλύτερη κλίμακα. Οι προβλέψεις που βασίζονται σε αυτό το μοντέλο συμφωνούν με τις παρατηρήσεις του Cosmic Microwave Background (CMB) και της ομαδοποίησης γαλαξιών. Αλλά η κατανόησή μας διαλύεται κάπως όταν πρόκειται για τη μικρότερη κλίμακα δομή του Σύμπαντος.
Ένα παράδειγμα της έλλειψης κατανόησης σε αυτόν τον τομέα είναι αυτό που είναι γνωστό ως το πρόβλημα του δορυφόρου που λείπει. Η θεωρία προβλέπει ότι πρέπει να υπάρχει ένας μεγάλος πληθυσμός από αυτά που λέγονται αντικείμενα υπό-φωτοστέφανο στο φωτοστέφανο της σκοτεινής ύλης που περιβάλλει τους γαλαξίες. Αυτά τα αντικείμενα μπορούν να κυμαίνονται από πράγματα τόσο μεγάλα όσο τα Μαγγελικά σύννεφα έως πολύ μικρότερα αντικείμενα. Στις παρατηρήσεις της Τοπικής Ομάδας, υπάρχει ένα έντονο έλλειμμα αυτών των αντικειμένων, σε συντονισμό ενός συντελεστή 10, σε σύγκριση με τις θεωρητικές προβλέψεις.
Επειδή δεν τα βρήκαμε, πρέπει να συμβεί ένα από τα δύο πράγματα: είτε θα τα καταφέρουμε καλύτερα είτε θα τροποποιήσουμε τη θεωρία μας. Αλλά φαίνεται λίγο νωρίς να τροποποιήσουμε τις θεωρίες μας για τη δομή του Σύμπαντος, επειδή δεν έχουμε βρει κάτι που, από τη φύση του, είναι δύσκολο να βρεθεί. Γι 'αυτό η ανακοίνωση είναι τόσο σημαντική.
Η παρατήρηση και ταυτοποίηση ενός από αυτούς τους Νάνους Σκοτεινούς Γαλαξίες θα πρέπει να ανοίξει την πόρτα σε περισσότερους. Μόλις βρεθούν περισσότερα, μπορούμε να αρχίσουμε να χτίζουμε ένα μοντέλο του πληθυσμού και της κατανομής τους. Επομένως, εάν στο μέλλον βρεθούν περισσότεροι από αυτούς τους Σκοτεινούς Γαλαξίες Νάνων, θα επιβεβαιώσει σταδιακά την υπερβολική μας κατανόηση του σχηματισμού και της δομής του Σύμπαντος. Και αυτό σημαίνει ότι είμαστε στο σωστό δρόμο για την κατανόηση του ρόλου του Dark Matter στο Σύμπαν. Εάν δεν μπορούμε να τα βρούμε και αυτό που συνδέεται με το φωτοστέφανο του SDP81 αποδεικνύεται ανωμαλία, τότε επιστρέφει στον πίνακα σχεδίασης, θεωρητικά.
Χρειάστηκε πολλή ιπποδύναμη για να ανιχνευθεί το Dwarf Dark Galaxy που συνδέεται με το SDP81. Τα Einstein Rings όπως το SDP81 πρέπει να έχουν τεράστια μάζα για να ασκήσουν ένα βαρυτικό φακό, ενώ οι Dwarf Dark Galaxies είναι μικροσκοπικοί σε σύγκριση. Είναι ένα κλασικό πρόβλημα «βελόνας σε άχυρα» και ο Hezaveh και η ομάδα του χρειάζονταν τεράστια υπολογιστική δύναμη για να αναλύσουν τα δεδομένα από την ALMA.
Η ALMA και η μεθοδολογία που ανέπτυξε ο Hezaveh και η ομάδα ελπίζουμε ότι θα ρίξουν περισσότερο φως στους Dwarf Dark Galaxies στο μέλλον. Η ομάδα πιστεύει ότι η ALMA έχει μεγάλες δυνατότητες να ανακαλύψει περισσότερα από αυτά τα αντικείμενα φωτοστέφανο, τα οποία με τη σειρά τους θα βελτιώσουν την κατανόησή μας για τη δομή του Σύμπαντος. Όπως λένε στο συμπέρασμα της εφημερίδας τους, «… Οι παρατηρήσεις της ALMA έχουν τη δυνατότητα να προωθήσουν σημαντικά την κατανόησή μας για την αφθονία της δομής της σκοτεινής ύλης».
