Είναι δύσκολο να τυλίγεις το κεφάλι σου μερικές φορές. Αν και μπορεί να αισθάνεται ακίνητος, ο πλανήτης Γη κινείται στην πραγματικότητα με μέση ταχύτητα 29,78 km / s (107.200 km / h, 66600 mph). Ωστόσο, ο πλανήτης μας δεν έχει τίποτα στον ίδιο τον Ήλιο, ο οποίος κινείται γύρω από το κέντρο του γαλαξία μας με ταχύτητα 220 km / s (792.000 km / h, 492.000 mph).
Αλλά όπως συμβαίνει τόσο συχνά με το Σύμπαν μας, τα πράγματα γίνονται όλο και πιο εντυπωσιακά όσο πιο μακριά κοιτάζετε. Σύμφωνα με μια νέα μελέτη μιας διεθνούς ομάδας αστρονόμων, οι πιο μαζικοί «σπειροειδείς» γαλαξίες στο Σύμπαν περιστρέφονται δύο φορές πιο γρήγορα από τον Γαλαξία μας. Η αιτία, υποστηρίζουν, είναι τα τεράστια σύννεφα (ή φωτοστέφανα) του Dark Matter που περιβάλλουν αυτούς τους γαλαξίες.
Η μελέτη, η οποία εμφανίστηκε πρόσφατα στο Αστροφυσικά περιοδικά, διεξήχθη από αστρονόμους από το Επιστημονικό Ινστιτούτο Διαστημικού Τηλεσκοπίου (STSI), το Πανεπιστήμιο του Κέιπ Τάουν, το Κολέγιο του Νιου Τζέρσεϋ, το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Swinburne, το Πανεπιστήμιο του Δυτικού Ακρωτηρίου και το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας.
Οι σπειροειδείς γαλαξίες είναι ένα σχετικά νέο φαινόμενο για τους αστρονόμους, που ανακαλύφθηκαν μόνο ως αποτέλεσμα των δεδομένων που ελήφθησαν από την Sloan Digital Sky Survey (SDSS) και τη NASA / IPAC Extragalactic Database (NED). Μόνο περίπου 100 είναι γνωστά μέχρι σήμερα, αλλά αυτό που έχουμε παρατηρήσει από αυτά τα λίγα δείχνει ότι αυτά τα αντικείμενα δεν είναι τίποτα λιγότερο από εξαιρετικά.
Εκτός από το ότι είναι πολύ μεγαλύτερα από τον Γαλαξία, είναι επίσης πιο φωτεινά και περιέχουν πολύ περισσότερα αστέρια. Το μεγαλύτερο μέγεθος έχει διάμετρο περίπου 450.000 έτη φωτός (σε σύγκριση με τον Γαλαξία μας, ο οποίος εκτείνεται σε περίπου 100.000 έτη φωτός) και είναι περίπου 20 φορές μεγαλύτερος. Και με βάση τη μελέτη καθοδήγησαν οι ερευνητές από το STSI, φαίνεται επίσης να περιστρέφονται πολύ πιο γρήγορα.
Για χάρη της μελέτης τους, η ομάδα βασίστηκε σε νέα δεδομένα που συγκεντρώθηκαν με το Μεγάλο Τηλεσκόπιο της Νότιας Αφρικής (SALT) για τη μέτρηση των καμπυλών περιστροφής για 23 γνωστούς μαζικούς σπειροειδείς γαλαξίες. Πρόσθετα δεδομένα παρασχέθηκαν από το τηλεσκόπιο Hale 5 μέτρων στο Παρατηρητήριο Palomar, ενώ η αποστολή ευρείας περιοχής υπέρυθρων ερευνών της NASA (WISE) παρείχε ζωτικά δεδομένα για τις μάζες των γαλαξιών και τα ποσοστά σχηματισμού αστεριών.
Όπως είπε ο Tom Jarrett του Πανεπιστημίου του Κέιπ Τάουν της Νότιας Αφρικής:
"Αυτό το έργο απεικονίζει υπέροχα τη συνέργεια μεταξύ οπτικών και υπέρυθρων παρατηρήσεων γαλαξιών, αποκαλύπτοντας αστρικές κινήσεις με φασματοσκοπία SDSS και SALT και άλλες αστρικές ιδιότητες - ιδίως την αστρική μάζα ή" ραχοκοκαλιά "των γαλαξιών του ξενιστή - μέσω της μεσαίας υπέρυθρης απεικόνισης WISE "
Αυτό που βρήκαν ήταν ότι αυτοί οι γαλαξίες περιστρέφονται πολύ πιο γρήγορα από τον Γαλαξία, με τη μεγαλύτερη περιστροφή με ταχύτητα έως 570 km / s (350 mps) - σχεδόν τρεις φορές πιο γρήγορα. Επιπλέον, η ομάδα διαπίστωσε ότι η περιστροφική ταχύτητα σούπερ σπείρες υπερέβαινε κατά πολύ τη μάζα των συστατικών τους αστεριών, αερίου και σκόνης. Αυτό συμβαδίζει με αυτό που έχουν παρατηρήσει οι επιστήμονες εδώ και δεκαετίες, κάτι που υποδηλώνει ότι η σκοτεινή ύλη είναι υπεύθυνη.
«Οι σούπερ σπείρες είναι ακραίες από πολλά μέτρα. Σπάζουν τα ρεκόρ για τις ταχύτητες περιστροφής », δήλωσε ο Patrick Ogle, ερευνητής στο STSI και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης. "Φαίνεται ότι η περιστροφή ενός γαλαξία καθορίζεται από τη μάζα του φωτοστέφανου της σκοτεινής ύλης ... Αυτή είναι η πρώτη φορά που έχουμε βρει σπειροειδείς γαλαξίες τόσο μεγάλους όσο ποτέ μπορούν."
Ουσιαστικά, ο Ogle και οι συνεργάτες του κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι οι σούπερ σπείρες περιβάλλονται από μεγαλύτερα από το μέσο όρο φωτοστέφανα σκοτεινής ύλης. Στην πραγματικότητα, ο Ogle και η ομάδα του διαπίστωσαν ότι το πιο τεράστιο φωτοστέφανο ισοδυναμούσε με περίπου 40 τρισεκατομμύρια ηλιακές μάζες. Οι αστρονόμοι συνήθως περιμένουν να βρουν αυτήν την πολύ σκοτεινή ύλη γύρω από μια ομάδα γαλαξιών, παρά για έναν.
Αυτή η μελέτη είναι ένα άλλο στοιχείο ενάντια σε εναλλακτικές θεωρίες βαρύτητας που επιχειρούν να αποκλείσουν την παρουσία της σκοτεινής ύλης. Ένα δημοφιλές παράδειγμα είναι γνωστό ως Modified Newtonian Dynamics (MOND), το οποίο προτείνει ότι όταν πρόκειται για τις πιο μαζικές δομές στον Κόσμο (γαλαξίες και γαλαξιακές συστάδες) η βαρύτητα είναι ελαφρώς ισχυρότερη από ό, τι θα προέβλεπε ο Νεύτωνας ή ο Αϊνστάιν.
Ωστόσο, το MOND δεν μπορεί να εξηγήσει τις παρατηρούμενες ταχύτητες περιστροφής των σούπερ σπειρών, γεγονός που υποδηλώνει ότι δεν απαιτείται δυναμική εκτός Νεύτωνα. Μια άλλη απομάκρυνση από αυτές τις παρατηρήσεις ήταν ότι οι σούπερ σπείρες περιέχουν πολύ λιγότερα αστέρια από ό, τι θα περίμενε κανείς, δεδομένων των τεράστιων φωτοστέφανων της σκοτεινής ύλης που τα περιβάλλουν. Αυτό υποδηλώνει ότι η αφθονία της σκοτεινής ύλης μπορεί στην πραγματικότητα να αναστέλλει το σχηματισμό άστρων στους γαλαξίες.
Η ερευνητική ομάδα προτείνει δύο δυνατότητες για αυτό. Από τη μία πλευρά, μπορεί να είναι ότι οποιοδήποτε επιπλέον αέριο που τραβιέται στον γαλαξία θερμαίνεται από την ταχεία περιστροφή στο σημείο που η ψύξη και η συσσώρευση (και ως εκ τούτου, η βαρυτική κατάρρευση) είναι λιγότερο πιθανή. Από την άλλη, είναι πιθανό η γρήγορη περιστροφή του γαλαξία να είναι διαταραγμένη για τα σύννεφα αερίου, γεγονός που καθιστά πιο δύσκολο για αυτούς να συνενωθούν και να καταρρεύσουν.
Παρ 'όλα αυτά, οι σούπερ σπείρες που έχουν παρατηρηθεί εξακολουθούν να είναι σε θέση να βιώσουν σχηματισμό αστεριών - με ρυθμό περίπου 30 ηλιακές μάζες το χρόνο (ή 30 φορές μεγαλύτερη από αυτή του Γαλαξία). Κοιτώντας μπροστά, ο Ogle και η ομάδα του ελπίζουν να πραγματοποιήσουν περαιτέρω παρατηρήσεις με την ελπίδα να μάθουν περισσότερα για την κίνηση του αερίου και των αστεριών μέσα στους δίσκους των σούπερ σπείρες.
Αυτά και άλλα ερωτήματα που σχετίζονται με σούπερ σπείρες είναι πιθανό να αντιμετωπιστούν από όργανα επόμενης γενιάς όπως το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) και το διαστημικό τηλεσκόπιο υπερύθρων ευρείας περιοχής (WFIRST). Μόλις αναπτυχθούν, αυτά τα τηλεσκόπια θα μπορούν να μελετήσουν περισσότερες σούπερ σπείρες σε ακόμη μεγαλύτερες αποστάσεις, οι οποίες θα είναι αντίστοιχα σε προγενέστερη φάση
