Každý ví, že galaxie jsou obrovské sbírky hvězd. Jedna galaxie může obsahovat stovky miliard z nich. Ale existuje typ galaxie, který nemá hvězdy. To je pravda: nulové hvězdy.
Tyto galaxie se nazývají Tmavé galaxie nebo Tmavé hmoty Galaxie. A spíše než sestávající z hvězd, sestávají většinou z temné hmoty. Teorie předpovídá, že v halou kolem „pravidelných“ galaxií by mělo být mnoho z těchto trpasličích temných galaxií, ale jejich nalezení bylo obtížné.
Nyní, v novém článku, který má být zveřejněn v Astrofyzikálním časopise, Yashar Hezaveh na Stanfordské univerzitě v Kalifornii a jeho tým kolegů oznamují objev jednoho takového objektu. Tým použil vylepšené schopnosti Atacamas Large Millimeter Array k prozkoumání Einsteinova prstenu, tak pojmenovaného, protože Einsteinova teorie obecné relativity předpovídala tento jev dlouho předtím, než byl jeden pozorován.
Einsteinův prsten je, když masivní gravitace blízkého objektu zkresluje světlo od mnohem vzdálenějšího objektu. Fungují podobně jako čočka v dalekohledu nebo dokonce pár brýlí. Hmota skla v čočce směruje příchozí světlo tak, že se vzdálené objekty zvětšují.
Einsteinovy prstence a gravitační čočky umožňují astronomům studovat extrémně vzdálené objekty tím, že se na ně dívají gravitační čočkou. Umožňují také astronomům dozvědět se více o galaxii, která působí jako čočka, což se v tomto případě stalo.
Pokud by skleněná čočka měla malé vodní skvrny, přidaly by tyto skvrny k obrazu malé zkreslení. To se stalo v tomto případě, s výjimkou mikroskopických kapek vody na čočce, které byly zkreslení způsobeny malými trpaslicovými galaxiemi skládajícími se z temné hmoty. "Můžeme najít tyto neviditelné objekty stejným způsobem, jak vidíte kapky deště na okně." Víte, že tam jsou, protože zkreslují obraz objektů pozadí, “vysvětlil Hezaveh. Rozdíl je v tom, že voda zkresluje světlo lomem, zatímco hmota zkresluje světlo gravitací.
Když zařízení ALMA zvýšilo své rozlišení, astronomové studovali různé astronomické objekty, aby otestovali své schopnosti. Jedním z těchto objektů byl SDP81, gravitační čočka na obrázku výše. Když zkoumali vzdálenější galaxii čočku SDP81, objevili menší deformace v kruhu vzdálené galaxie. Hezaveh a jeho tým došli k závěru, že tato zkreslení signalizují přítomnost trpasličí temné galaxie.
Ale proč na tom záleží? Protože ve vesmíru je problém, nebo alespoň v jeho chápání; problém chybějící hmoty.
Naše chápání utváření struktury vesmíru je docela solidní, alespoň ve větším měřítku. Předpovědi založené na tomto modelu souhlasí s pozorováním kosmického mikrovlnného pozadí (CMB) a shlukování galaxií. Naše chápání se však poněkud rozpadá, pokud jde o strukturu vesmíru v malém měřítku.
Jedním příkladem našeho nedostatečného porozumění v této oblasti je tzv. Chybějící satelitní problém. Teorie předpovídá, že v halou temné hmoty obklopující galaxie by měla být velká populace tzv. Sub-halo objektů. Tyto objekty se mohou pohybovat od věcí velkých jako Magellanova mračna až po mnohem menší objekty. V pozorováních místní skupiny existuje výrazný deficit těchto objektů až do úrovně 10, ve srovnání s teoretickými předpovědi.
Protože jsme je nenašli, musí se stát jedna ze dvou věcí: buď je lépe najdeme, nebo upravíme naši teorii. Zdá se však příliš brzy na to, abychom modifikovali své teorie struktury vesmíru, protože jsme nenašli něco, co by bylo ze své podstaty obtížné najít. Proto je toto oznámení tak důležité.
Pozorování a identifikace jedné z těchto trpasličích temných galaxií by měla otevřít dveře více. Jakmile se znovu najde, můžeme začít budovat model jejich populace a distribuce. Pokud se tedy v budoucnu najde více z těchto trpasličích temných galaxií, bude to postupně potvrzovat naše překlenovací chápání formace a struktury vesmíru. A to znamená, že jsme na správné cestě, pokud jde o pochopení role Temné hmoty ve vesmíru. Pokud je nemůžeme najít a ten, který je vázán na svatozář SDP81, se ukáže jako anomálie, pak je to teoreticky zpět na rýsovací prkno.
Odhalení trpasličí temné galaxie vázané na SDP81 vyžadovalo hodně výkonu. Einsteinovy prsteny jako SDP81 musí mít obrovskou hmotnost, aby mohly působit gravitační čočky, zatímco trpasličí temné galaxie jsou ve srovnání malé. Je to klasický problém s jehlou v kupce sena a Hezaveh a jeho tým potřebovali k analýze dat z ALMA obrovskou výpočetní sílu.
ALMA a metodika vyvinutá společností Hezaveh a týmem v budoucnu doufejme vrhnou více světla na trpasličí temné galaxie. Tým si myslí, že ALMA má velký potenciál objevit více z těchto halo objektů, což by mělo zase zlepšit naše chápání struktury vesmíru. Jak říkají v závěru své práce, „… pozorování ALMA mají potenciál významně posunout naše chápání hojnosti substruktury temné hmoty.“
