Je někdy těžké obtočit hlavu. I když se může zdát nehybná, planeta Země se ve skutečnosti pohybuje průměrnou rychlostí 29,78 km / s (107 200 km / h; 66 600 mph). A přesto naše planeta nemá na samotném Slunci nic, co by se pohybovalo kolem středu naší galaxie rychlostí 220 km / s (792 000 km / h; 492 000 mph).
Ale jak je tomu u našeho vesmíru tak často, věci se ohromují, čím dál se podíváte. Podle nové studie mezinárodního týmu astronomů se nejmasivnější „super spirální“ galaxie ve vesmíru otáčejí dvakrát rychleji než Mléčná dráha. Příčinou jsou masivní mraky (nebo halos) Temné hmoty, které obklopují tyto galaxie.
Studie, která se nedávno objevila v EU Astrofyzikální deníky, provedli astronomové z kosmického dalekohledu Science Institute (STSI), University of Cape Town, College of New Jersey, Swinburne University of Technology, University of Western Cape a Kalifornského technologického institutu.
Super spirální galaxie jsou pro astronomy relativně novým jevem, který byl objeven pouze na základě dat získaných Sloan Digital Sky Survey (SDSS) a NASA / IPAC Extragalactic Database (NED). Dosud je známo pouze asi 100, ale to, co jsme pozorovali z těchto několika, ukazuje, že tyto objekty nejsou ničím výjimečným.
Kromě toho, že jsou mnohem větší než Mléčná dráha, jsou také jasnější a obsahují mnohem více hvězd. Největší měří v průměru asi 450 000 světelných let (ve srovnání s Mléčnou dráhou, která se odhaduje na 100 000 světelných let) a je asi 20krát větší. A na základě studie vedené vědci ze STSI se také zdá, že rotují mnohem rychleji.
Pro účely své studie se tým spoléhal na nová data shromážděná s Jihoafrickým velkým dalekohledem (SALT), aby změřila křivky rotace 23 známých masivních spirálních galaxií. Další údaje poskytl 5 metrů dlouhý dalekohled Hale na observatoře Palomar, zatímco mise NASA Wide-Field Infrared Survey Explorer (WISE) poskytla životně důležitá data o hmotnostech a rychlostech formování hvězd.
Jak Tom Jarrett z University of Cape Town v Jihoafrické republice řekl o studii:
„Tato práce krásně ilustruje silnou synergii mezi optickými a infračervenými pozorováními galaxií, odhalením hvězdných pohybů pomocí SDSS a SALT spektroskopie a dalšími hvězdnými vlastnostmi - zejména hvězdnou hmotou nebo„ páteří “hostitelských galaxií - pomocí středního infračerveného zobrazování WISE. . “
Zjistili, že tyto galaxie se točí mnohem rychleji než Mléčná dráha, s největším točením rychlostí až 570 km / s (350 mps) - téměř třikrát rychleji. Navíc tým zjistil, že super spirální rychlost rotace značně převyšuje hmotnost jejich hvězdných hvězd, plynu a prachu. To je v souladu s tím, co vědci pozorovali po celá desetiletí, což by naznačovalo, že temná hmota je zodpovědná.
"Super spirály jsou podle mnoha měřítek extrémní." Překonávají rekordní rychlosti rotace, “řekl Patrick Ogle, výzkumný pracovník STSI a hlavní autor studie. "Zdá se, že rotace galaxie je dána hmotou její temné hmoty halo ... Toto je poprvé, co jsme objevili spirální galaxie, které jsou tak velké, jak se kdy dostanou."
Ogle a jeho kolegové v podstatě dospěli k závěru, že super spirály jsou obklopeny většími než průměrnými halos temné hmoty. Ve skutečnosti Ogle a jeho tým určili, že nejmasivnější halo bylo ekvivalentní asi 40 bilionům solárních hmot. Astronomové obvykle očekávají, že najdou tuto temnou hmotu spíše ve skupině galaxií než v jedné.
Tato studie je dalším důkazem proti alternativním teoriím gravitace, které se pokoušejí vyloučit přítomnost temné hmoty. Populární příklad je známý jako Modified Newtonian Dynamics (MOND), který navrhuje, že pokud jde o nejmasivnější struktury ve vesmíru (galaxie a shluky galaxií), je gravitace o něco silnější, než by předpovídal Newton nebo Einstein.
MOND však nemůže odpovídat za pozorované rotační rychlosti super spirál, což naznačuje, že není vyžadována žádná newtonovská dynamika. Jiná cesta z těchto pozorování spočívala v tom, že super spirály obsahují mnohem méně hvězd, než by se očekávalo, vzhledem k masivním halomům temné hmoty, které je obklopují. To naznačuje, že hojnost temné hmoty může skutečně inhibovat tvorbu hvězd v galaxiích.
Výzkumný tým navrhuje dvě možnosti, proč tomu tak je. Na jedné straně se může stát, že jakýkoli další plyn, který se vtáhne do galaxie, se zahřeje rychlou rotací do té míry, že chlazení a shlukování (a tedy gravitační kolaps) je méně pravděpodobné. Na druhé straně je možné, že rychlé otáčení galaxie je rušivé pro plynové mraky, což jim ztěžuje koalesci a kolaps.
Navzdory tomu jsou pozorované super spirály stále schopny zažít tvorbu hvězd - při rychlosti asi 30 solárních hmot za rok (nebo 30krát vyšší než u Mléčné dráhy). Když se podíváme dopředu, Ogle a jeho tým doufají, že provedou další pozorování v naději, že se dozví více o pohybu plynu a hvězd v discích super spirál.
Tyto a další otázky týkající se super spirál budou pravděpodobně řešeny nástroji příští generace, jako je James Webb Space Telescope (JWST) a Wide Field Field Infrared Space Telescope (WFIRST). Jakmile budou tyto dalekohledy nasazeny, budou moci studovat více super spirál na ještě větší vzdálenosti, což bude odpovídajícím způsobem v dřívější fázi
