Tajemnica Drogi Mlecznej rozwiązana: płaszczyzna galaktyk satelitarnych rozprasza się w czasie
Badania przeprowadzone przez naukowców ujawniają, że dziwna struktura otaczająca naszą Galaktykę jest krótkotrwała i zgodna z teorią ciemnej materii.
Jedna z nowych symulacji o wysokiej rozdzielczości ciemnej materii otaczającej Drogę Mleczną i jej sąsiadkę, galaktykę Andromedy.
Źródło: Till Sawala/Sibelius collaboration.
Wzory kreślone przez konstelacje gwiazd fascynowały obserwatorów nieba od czasów prehistorycznych. Historie i mity, a nawet umiejętność przewidywania naszej przyszłości, zostały zbudowane wokół tych sugestywnych układów gwiazdowych.
Współcześni astronomowie przełamali magię gwiazdozbiorów, gdy wykazali, że są one jedynie wizualnym, przypadkowym układem gwiazd, które często znajdują się w dużych odległościach od siebie. Ponieważ gwiazdy się poruszają, wystarczy poczekać wystarczająco długo, a pojawią się nowe konstelacje, podczas gdy stare się rozpadną.
Ostatnio wyobraźnią astronomów i fizyków zawładnął inny dziwny wzór, tym razem wyznaczany przez jasne galaktyki satelitarne, które okrążają naszą własną galaktykę Drogi Mlecznej. W latach siedemdziesiątych XX wieku wielki astronom z Cambridge, nieżyjący już profesor Donald Lynden-Bell, zauważył, że galaktyki te wydają się być ułożone w nieprawdopodobnie cienkiej płaszczyźnie przecinającej naszą Galaktykę – „płaszczyźnie satelitów” Drogi Mlecznej. Aby dodać tajemnicy, później argumentowano, że galaktyki te krążą wokół Galaktyki w spójnym i długowiecznym dysku.
Płaszczyzna satelitów Drogi Mlecznej jest tak uderzająca, a jednocześnie tak dziwaczna, że astronomowie próbowali szukać podobnych struktur w dużych symulacjach kosmologicznych, które z imponującym stopniem realizmu śledzą ewolucję Wszechświata od Wielkiego Wybuchu do chwili obecnej. Kiedy wielokrotnie nie udawało się ich znaleźć, podawano w wątpliwość słuszność standardowego modelu kosmologicznego, a niektórzy nawet kwestionowali samo istnienie ciemnej materii, która stanowi jego podstawę.
Za miliard lat płaszczyzna galaktyk satelitarnych rozpadnie się, podobnie jak dzisiejsze gwiazdozbiory
Teraz grupa astronomów z Uniwersytetu w Helsinkach i Durham wykazała, że płaszczyzna satelitów Drogi Mlecznej jest, podobnie jak dawne konstelacje, niczym więcej jak tylko przypadkowym ustawieniem – i podobnie jak gwiazdozbiory, jest skazana na rozpad.
Płaszczyzna satelitów była naprawdę oszałamiająca dla umysłu – mówi główny autor badania, Till Sawala. Być może nie jest zaskakujące, że zagadka, która przetrwała przez prawie pięćdziesiąt lat wymagała połączenia metod, aby ją rozwiązać – i międzynarodowego zespołu.
Ten przełom był częściowo możliwy dzięki nowym danym z obserwatorium kosmicznego Gaia. Gaia tworzy trójwymiarową mapę Drogi Mlecznej, zapewniając precyzyjne pomiary pozycji i ruchu dla około miliarda gwiazd w naszej Galaktyce (około 1% całości) i ich układach towarzyszących. To pozwoliło im rzutować orbity galaktyk satelitarnych w przeszłość i przyszłość, oraz zobaczyć, jak płaszczyzna tworzy się i rozpuszcza w ciągu kilkuset milionów lat – zaledwie okamgnienie w kosmicznym czasie.
Aby zamknąć pętlę, astronomowie przeszukali również nowe, dostosowane do potrzeb symulacje kosmologiczne w poszukiwaniu dowodów na istnienie płaszczyzn galaktyk satelitarnych. Zdali sobie sprawę, że wcześniejsze badania oparte na symulacjach wprowadzały w błąd przez nieuwzględnienie odległości galaktyk od centrum Drogi Mlecznej, przez co wirtualne układy satelitarne wydawały się znacznie bardziej okrągłe niż te rzeczywiste.
Biorąc to pod uwagę, znaleźli kilka wirtualny Dróg Mlecznych, które mogą pochwalić się płaszczyzną bardzo podobną do tej obserwowanej. Usuwa to jeden z głównych zarzutów wobec ważności standardowego modelu kosmologicznego i oznacza, że koncepcja ciemnej materii pozostaje kamieniem węgielnym naszego zrozumienia Wszechświata.
Standardowy model Lambda zimnej ciemnej materii jest obecnie najlepszym modelem, jaki mamy dla naszego Wszechświata, a rozwiązanie problemu płaszczyzny galaktyk satelitarnych rozwiązuje kolejne wyzwanie dla tego modelu – mówi współautor, prof. Peter H. Johansson.
Udało nam się usunąć jedno z głównych wyzwań dla teorii zimnej ciemnej materii: nadal zapewnia ona niezwykle wierny opis ewolucji naszego Wszechświata – komentuje Carlos Frenk z Durham University.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
