-
Na dysku Drogi Mlecznej powstao wygicie, ktre astronomowie uwaaj
nie za statyczne odksztacenie, ale za wolno poruszajc si fal podobn
do drga gongu albo membrany bbna. Autor argumentuje, e przyczyn
tych wibracji s zaburzenia w galaktycznej ciemnej materii, ktre z
kolei zostay wzbudzone przez dwie mae galaktyki satelitarne.
-
A S T R O F I Z Y K A
Niewidocznastrona DROGI
MLECZNEJCiemna materia to nie tylko zagadka - to take
rozwizanie
Leo Blitz
-
Leo Blitz postanowi zosta astronomem w szkole podstawowej, gdy
jego ulubionym programem telewizyjnym by Watch Mr. Wizard
(Ogldaj
pana czarodzieja). Obecnie jest profesorem na University of
Califomia
w Berkeley i byym dyrektorem Radio Astronomy Laboratory.
Znaczenie ciemnej materii dla Wszechwiata dotaro do mnie
natychmiast. W 1978 roku, w ramach mojego pierwszego projektu, ktry
realizowaem jako adiunkt na University of California w Berkeley,
przeprowadzaem pomiary prdkoci orbitalnych olbrzymich, tworzcych
gwiazdy obokw molekularnych z zewntrznych obszarw dysku naszej
Galaktyki - Drogi Mlecznej. Opracowaem wtedy najbardziej dokadn
metod wyznaczania tych prdkoci. Pewnego dnia usiadem w holu Wydziau
Astronomii, aby wykreli wyniki (odrcznie, na papierze
milimetrowym). Pojawio si wtedy dwch innych specjalistw od Drogi
Mlecznej - Frank Shu i Ivan King, ktrzy zaczli przyglda si, jak
nanosiem prdkoci najbardziej zewntrznych obokw. Z ksztatu, ktry si
wyoni, wynikao od razu, e Drog Mleczn, a zwaszcza jej zewntrzne
czci, wypenia ciemna materia. Siedzielimy i drapalimy si po gowach,
prbujc wyobrazi sobie, jaka jest jej natura. Szybko si okazao, e
wszystkie pomysy, na ktre wtedy wpadlimy, byy ze.
Byo to jedno z wielu przeprowadzonych w latach siedemdziesitych
i osiemdziesitych bada, ktre zmusiy astronomw do przyjcia tezy, e
ciemna materia - tajemnicza substancja, ktra ani nie emituje, ani
nie absorbuje wiata, a swoje istnienie ujawnia jedynie poprzez
oddziaywanie grawitacyjne - nie tylko istnieje, lecz wrcz stanowi
dominujcy skadnik Wszechwiata. Pomiary wykonane przez sond kosmiczn
WMAP potwierdzaj, e ciemnej materii jest pi razy wicej ni materii
zwykej (protonw, neutronw, elektronw itp.). Do dzi nie wiadomo,
czym jest ta substancja. Miar naszej ignorancji stanowi fakt, e
najbardziej konserwatywna hipoteza postuluje, i ciemna materia
skada si z dziwacznych czstek niezarejestrowanych jeszcze przez
akceleratory, a ktrych istnienie przewiduj nie- zweryfikowane
dotychczas teorie budowy materii. Najbardziej radykalna hipoteza
gosi, e prawo grawitacji Newtona i oglna teoria wzgldnoci Einsteina
s niepoprawne, lub przynajmniej wymagaj niemiych modyfikacji.
Jakakolwiek by bya struktura ciemnej materii, daje nam ona klucz
do rozwizania niektrych zagadek dotyczcych powsta
nia pewnych cech Drogi Mlecznej. Na przykad, od ponad 50 lat
astronomowie wiedzieli, e zewntrzne czci Galaktyki s wygite niczym
winylowa pyta fonograficzna pozostawiona na grzejniku, nie
potrafili
jednak stworzy realistycznego modelu tego wygicia - dopki nie
uwzgldniono efektw wywoanych przez ciemn materi. Podobnie, z
komputerowych symulacji powstawania galaktyk opartych na zaoonych
waciwociach ciemnej materii wynika, e nasz Galaktyk powinny otacza
setki, a moe nawet tysice, maych galaktyk satelitarnych; jednak
obserwatorzy odkryli niewiele ponad 20 takich obiektw. Niezgodno ta
spowodowaa, e ludzie zaczli si zastanawia, czy waciwoci ciemnej
materii s takie, jakie dotychczas zakadano. Ale w ostatnich latach
kilka grup astronomw odkryo nieznane dotd galaktyki karowate, dziki
czemu niezgodno ta staa si mniejsza. Nowo znalezione satelity nie
tylko pomagaj rozwiza stary problem zwizany z budow Galaktyki, lecz
take mog si przyda w opracowaniu spisu caego kosmicznego
inwentarza.
FAKTORING W WYGICIUpierwszym krokiem do zrozumienia, co o Drodze
Mlecznej mwi nam ciemna materia, jest uzyskanie oglnego obrazu
struktury naszej Galaktyki. Zwyka materia - gwiazdy oraz gaz
W SKRCIE
Ciemna materia to jedna z wielkich tajemnic naukowych naszych
czasw, odkd jednak astronomowie zaakceptowali jej istnienie,
uzyskano odpowiedzi na wiele innych zagadek.
Czymkolwiek ta materia by bya, wyjania ona, dlaczego dysk naszej
Galaktyki - Drogi Mlecznej ma tak wyrane wygicie na swym zewntrznym
brzegu. Obiegajce j galaktyki satelitarne d
do odksztacenia Drogi Mlecznej, ale ich grawitacja byaby za
saba, gdyby nie wzmacniaa jej ciemna materia.Innym pytaniem, na
ktre odpowiada ciemna materia, jest, dlaczego Droga
Mleczna ma mniej satelitw, ni wynika to ze wspczesnych modeli.
Takie satelity prawdopodobnie istniej, ale s zbudowane prawie
wycznie z ciemnej materii i dlatego trudno je wykiy.
-
Wielki Obok Magellana, najwiksza galaktyka obiegajca Drog
Mleczn, moe wzburza ciemn materi w naszej Galaktyce.
- skupia si w czterech gwnych podsystemach: cienkim dysku (w
ktrym wystpuje struktura spiralna podobna do wiatraka, a take ley
nasze Soce), gstym jdrze (z supermasywn czarn dziur), rozcigym
wybrzuszeniu, zwanym poprzeczk, oraz sferoidalnym halo ze starych
gwiazd, ktre otacza reszt Galaktyki. Rozmieszczenie ciemnej materii
jest zupenie inne. Co prawda zobaczy jej nie moemy, ale jestemy w
stanie ustali jej rozkad, mierzc prdkoci gazu i gwiazd; z jej wpywu
na widoczn materi wynika, e jest rozoona prawie sferycznie i
rozciga si daleko poza halo. Gsto ciemnej materii osiga maksimum w
rodku Galaktyki i maleje w przyblieniu odwrotnie proporcjonalnie do
kwadratu odlegoci od centrum. Taki rozkad mgby by naturalnym
wynikiem procesu, ktry astronomowie nazywaj czeniem hierarchicznym;
zgodnie z nim we wczesnym Wszechwiecie mniejsze galaktyki zleway si
w wiksze, takie jak Droga Mleczna.
Przez lata astronomowie nie potrafili wyj poza taki zgrubny
obraz ciemnej materii, przedstawiajcy j jako wielk, nie- zrnicowan
kul z nieznanego materiau. Jednak w cigu kilku ostatnich lat udao
nam si zebra wicej szczegw, dziki czemu ciemna materia wydaje si
bardziej interesujca, ni wczeniej sdzono. Rne poszlaki wskazuj, e
nie jest ona rozoona rwnomiernie, ale ma w duych skalach struktur
grudkowat.
Takie nierwnoci mogyby tumaczy istnienie i rozmiar wygicia
Galaktyki. Kiedy astronomowie mwi, e galaktyka jest wygita, maj na
myli szczeglny rodzaj odksztacenia ze
wntrznych obszarw dysku. W odlegociach od centrum wikszych ni
okoo 50 tys. lat wietlnych dysk skada si prawie wycznie z wodoru
atomowego i bardzo nielicznych gwiazd. Opracowane przez
radioteleskopy mapy tego gazu pokazuj, e nie ley on w paszczynie
Galaktyki - im dalej od centrum, tym odstpstwo jest wiksze. W
odlegoci okoo 75 tys. lat wietlnych dysk odgina si od paszczyzny na
okoo 7500 lat wietlnych [ramka na nastpnej stronie].
Najwyraniej gaz, obiegajc rodek Galaktyki, wykonuje rwnie
oscylacje w gr i w d, nad i pod paszczyzn galaktyczn. Oscylacje te
trwaj setki milionw lat, a my obserwujemy je w jakim momencie
cyklu. Zasadniczo gaz zachowuje si jak gong wibrujcy w zwolnionym
tempie. Podobnie jak w przypadku gongu, moe by wiele czstotliwoci
drga, z ktrych kada odpowiada pewnemu ksztatowi powierzchni. W 2005
roku pokazaem, e zaobserwowane wygicie jest wytworzone przez sum
trzech takich czstotliwoci. (Najnisza z nich ley 64 oktawy poniej
rodkowego C.) Cay efekt jest asymetryczny: gaz z jednej strony
Galaktyki znajduje si znacznie dalej od jej paszczyzny ni gaz z
drugiej strony.
Radioastronomowie, ktrzy w latach pidziesitych pierwsi zauwayli
wygicie, sdzili, e moe ono by wywoane przez si grawitacyjn wywieran
przez Oboki Magellana - najbardziej masywne galaktyki obiegajce
Drog Mleczn. Poniewa te galaktyki satelitarne poruszaj si poza
paszczyzn Drogi Mlecznej, ich grawitacja powoduje znieksztacenia
dysku. Szczegowe obliczenia pokazay jednak, e siy te s zbyt
sabe,
-
T A J E M N I C A N R 1 : R O Z W I Z A N A
Galaktyczne wygicieProporcje dysku Drogi Mlecznej, ktry zawiera
wikszo gwiazd i gazu Galaktyki, s zblione do proporcji winylowego
longplaya albo pyty CD. Wygicie dysku wyglda tak, jakby nie dba o
te pyty.
Odkurzona stara hipotezaHipoteza powstaa w latach pidziesitych
gosia, e wygicie jest wywoane przez grawitacj dwch galaktyk
satelitarnych: Wielkiego i Maego Oboku Magellana. Zarzucono j, gdy
satelity te s zbyt lekkie, by mie istotny wpyw na nasz Galaktyk.
Obecnie astronomowie wiedz, e widoczn cz Drogi Mlecznej otacza
ogromna kula ciemnej materii.W ostatnich latach pokazali, e ciemna
materia moe wzmacnia dziaanie grawitacji Obokw, co wyjania
istnienie wygicia.
Klasyczny obraz Drogi Mlecznej
Cz wygicia wyjaniona dziaaniem Obokw Magellana
Oboki Magellana
Halo z ciemnej materii (purpurowa mgieka)
Pionowa skala jest rozcignita
Oboki Magellana formuj bruzd w ciemnej materii, podobnie jak d
pynca po jeziorze tworzy w niej kilwater. Obserwowane wygicie jest
skutkiem powstaego w ten sposb zaburzenia grawitacyjnego.
Soce
-
Wibrujc niczym olbrzymi gongWygicie to poruszajca si fala
uchwycona w jednym momencie. Ma ona trzy rne skadowe odpowiadajce
trzem naturalnym czstotliwociom dysku - zupenie jakby Galaktyka bya
olbrzymim gongiem. Jak mot dziaa grawitacja Obokw Magellana
wzmocniona przez ciemn materi.
Zaburzenie ciemnej materii
Wielki Obok Magellana
May Obok Magellana
by wyjani cae zjawisko, bowiem Oboki Magellana s malutkie w
porwnaniu z Drog Mleczn. Przez dziesiciolecia przyczyna tak
wyrazistego wygicia pozostawaa zagadk.
CIEMNY MOTnowa moliwo pojawia si, gdy stwierdzono, e Droga
Mleczna zawiera ciemn materi, oraz gdy dokonano nowego pomiaru masy
Obokw Magellana (z ktrej wynika, e s one cisze, ni wczeniej
zakadano). Jeli gazowy dysk zachowuje si jak gong, ruch Obokw
Magellana wewntrz halo z ciemnej materii moe dziaa jak uderzajcy w
niego mot. W ten sposb powstaj, cho nie bezporednio, tony
podstawowe lub ich czstotliwoci rezonansowe. Oboki formuj bruzd w
ciemnej materii, podobnie jak d pynca po wodzie tworzy w niej
kilwater. W ten sposb powstaje pewna nierwnomierno rozkadu ciemnej
materii, ktra z kolei dziaa jak mot wywoujcy wibracje w mao
masywnych zewntrznych obszarach dysku. W rezultacie ciemna materia
silnie wzmacnia wpyw niewielkich Obokw Magellana.
W 1998 roku taki oglny pomys podda Martin D. Weinberg z
University of Massachusetts w Amherst. Pniej on i ja zastosowalimy
go do obserwacji Drogi Mlecznej i stwierdzilimy, e moemy odtworzy
trzy mody wibracji gazowego dysku. Jeli teoria jest poprawna,
wygicie Drogi Mlecznej ma charakter dynamiczny i wci si zmienia
wraz z ruchem Obokw Magellana po ich orbitach. Ksztat Galaktyki nie
jest ustalony, lecz ulega cigej metamorfozie [film pokazujcy ten
proces mona obejrze na www.ScientificAmerican.com/oct2011/blitz -
przyp. redakcji Scientific American].
Wygicie nie jest jedyn asymetri ksztatu Drogi Mlecznej. Inna,
bardzo uderzajca, to niesymetryczna grubo zewntrznego dysku
gazowego, ktr rwnie odkryto za pomoc radioteleskopw. Gdybymy
poprowadzili lini od Soca do centrum Drogi Mlecznej, a nastpnie j
przeduyli, stwierdzilibymy, e grubo warstwy gazu z jednej strony
tej linii rednio dwukrotnie przewysza t z drugiej. Tak dua
asymetria jest niestabilna dynamicznie i, gdyby pozostawi j samej
sobie, ulegaby zniwelowaniu; jej trwale istnienie musi by
podtrzymywane przez jaki mechanizm. Astronomowie znali ten problem
od 30 lat, ale zamiatali go pod dywan. Dopiero bardzo niedawno do
niego powrcili, gdy niezwykle dokadny, nowy przegld wodoru
atomowego w Drodze Mlecznej, a take wiksza wiedza o niekoowych
ruchach gazw spowodoway, e asymetrii tej nie mona ju byo
ignorowa.
Dwa najbardziej popularne wyjanienia opieraj si na ciemnej
materii. Albo Droga Mleczna jest sferyczna, ale nie ley
koncentrycznie w halo z ciemnej materii, albo - jak ostatnio
argumentowali Kanak Saha z Max-Planck-Institut fur extrater-
restrische Physik w Garching i jego wsppracownicy - samo halo z
ciemnej materii jest nieco asymetryczne. Oba wyjanienia podaj w
wtpliwo pogld od dawna wyraany przez astronomw, e Droga Mleczna i
jej halo powstay rwnoczenie wskutek kondensacji gigantycznego oboku
materii; gdyby tak byo, zarwno zwyka, jak i ciemna materia miayby
ten sam rodek. Asymetria jest zatem kolejnym dowodem na to, e
Galaktyka powstaa w procesie czenia si mniejszych jednostek albo
rozrastaa si dziki cigemu pochanianiu gazu midzygalaktycznego,
poniewa proces ten nie musi by symetryczny. Centrum Galaktyki moe
lee gdzie indziej ni rodek ciemnej materii, gdy gaz, gwiazdy i
ciemna materia zachowuj si inaczej.
-
Sposobem na sprawdzenie tego pomysu jest badanie dugich,
cienkich strug gwiazd rozcigajcych si w zewntrznych obszarach
Galaktyki. S one wyduonymi pozostaociami po dawnych galaktykach
satelitarnych. Najczstszym typem galaktyk obiegajcych Drog Mleczn s
karowate galaktyki sferoidalne, nazwane tak ze wzgldu na ich okrgy
ksztat i niewielk mas gwiazd - typowo wynoszc zaledwie okoo jedn
tysiczn masy gwiazd naszej Galaktyki. Z biegiem czasu ich orbity
zacieniaj si, za na satelit zaczyna dziaa sia pywowa Drogi
Mlecznej. Jest to taki sam rodzaj siy, jak ta, ktr Ksiyc wywiera na
obracajc si Ziemi, rozcigajc jej masy wodne i powodujc dwukrotnie w
cigu doby powstawanie przypyww oceanicznych. Galaktyka karowata te
zostaje rozcignita i moe sta si cienk wstg [patrz: Rodrigo Ibata i
Brad Gibson Duchy dawnych galaktyk; wiat Nauki, maj 2007].
Poniewa gwiazdy z tych strug okraj Galaktyk w duych odlegociach,
gdzie grawitacyjny wpyw ciemnej materii jest znaczny, ksztaty strug
s czue na ksztat halo. Jeli nie jest ono idealnie sferyczne, ale
nieco spaszczone, spowoduje powstanie momentu siy, dziaajcego na
orbity gwiazd ze strugi, prowadzcego do wyranego odchylenia od koa
wielkiego. Obserwowane strugi s bardzo cienkie, a ich orbity
wokgalaktyczne - zblione do k wielkich. Z symulacji komputerowych
przeprowadzonych przez Ibat i jego wsppracownikw wynika, e rozkad
ciemnej materii jest bliski sferycznemu, aczkolwiek moe by
zakrzywiony w sposb sugerowany przez Sah i jego zesp.
ZGUBIONE GALAKTYKIwtpliwoci wzbudza nie tylko rozpad galaktyk
karowatych, lecz take ich powstawanie. We wspczesnych modelach
galaktyki rozpoczynaj ywot jako zbiorowiska ciemnej materii, ktra
nastpnie zbiera gaz i gwiazdy, tworzc ich widome czci. W procesie
tym powstaj olbrzymie galaktyki, takie jak nasza, oraz liczne
obiekty karowate. Model cakiem niele przewiduje waciwoci galaktyk
karowatych, ale obserwatorzy widz ich znacznie mniej, ni to wynika
z oblicze. Czy wina ley po stronie modeli, czy obserwacji?
Cz odpowiedzi dostarczya nowa analiza Sloan Digital Sky Survey -
systematycznego przegldu okoo jednej czwartej nieba. Znaleziono w
niej okoo tuzina nowych, niezwykle sabych galaktyk obiegajcych Drog
Mleczn. To zaskakujce odkrycie. Szczegowe przegldy caego nieba s
prowadzone od bardzo dawna, wic trudno sobie wyobrazi, jak to
moliwe, e galaktyki lece tu za naszym kosmicznym progiem pozostaway
niezauwaone przez tak dugi czas. Niektre spord nich, zwane
ultrasabymi karami, zawieraj zaledwie kilkaset gwiazd. S one tak
sabe i rozmyte, e nie wida ich na zwykych obrazach nieba; aby je
dostrzec, konieczne s specjalne metody redukcji danych.
Gdyby przegld Sloan obejmowa cae niebo, mona byoby w nim znale
jakie kolejne 35 ultrasabych galaktyk. To jednak nadal nie
rozwizywaoby cakowicie problemu zagubionych karw. Z tego powodu
astronomowie poszukuj innych ewentualnoci. By moe istnieje wicej
takich galaktyk; le one jednak zbyt daleko, by mogy je wykry
dzisiejsze teleskopy. W przegldzie Sloan widoczne s ultrasabe kary
znajdujce si nie dalej ni 150 tys. lat wietlnych od nas. Erik
Tollerud i jego wsppracownicy z University of California w Irvine
przewiduj, e a 500 nieodkrytych galaktyk kry wok Drogi Mlecznej w
odlegociach do miliona lat wietlnych od centrum. Astro
nomowie powinni je odnale za pomoc nowego teleskopu optycznego
Large Synoptic Survey Telescope. Bdzie on mie omiokrotnie wiksz
powierzchni ni teleskop Sloan. Jego budowa rozpocza si w marcu.
Inna hipoteza mwi, e wok Drogi Mlecznej kr galaktyki jeszcze
ciemniejsze od ultrasabych karw - tak sabe, e nie ma w nich w ogle
gwiazd. Zbudowane s prawie wycznie z ciemnej materii. To, czy uda
si je kiedykolwiek zaobserwowa, zaley od tego, czy oprcz ciemnej
materii zawieraj take gaz. Gaz ten moe by tak rozrzedzony, e proces
jego stygnicia przebiega bardzo powoli - zbyt wolno, by mogy
powstawa z niego gwiazdy. Mimo to radioteleskopy przeczesujce due
obszary nieba mog go wykry.
Jeeli jednak w tych galaktykach nie ma gazu, o ich obecnoci
bdzie mona wnioskowa tylko w sposb poredni, dziki grawitacyjnemu
wpywowi wywieranemu przez nie na zwyk materi. Gdyby jedna z takich
galaktyk przemkna przez dysk Drogi Mlecznej, albo jakiej innej
galaktyki, mogaby pozostawi lady podobne do zmarszczek powstaych po
wrzuceniu kamienia do spokojnego jeziora. Uwidoczniyby si one
jako
perturbacje w pooeniach lub prdkociach gwiazd i gazu. Niestety,
lady te byyby bardzo mae, za astronomowie musieliby by pewni, e nie
powstay one w aden inny sposb. To bardzo trudne zadanie. We
wszystkich dyskach galaktyk spiralnych w rozkadzie atomowego wodoru
wystpuj zaburzenia podobne do fal na skbionym morzu.
Jeli ciemna galaktyka ma wystarczajco du mas, to jej przejcie
mona bdzie stwierdzi za pomoc metody, ktr opracowali Sukanya
Chakra- barti, obecnie z Florida Atlantic
University, i kilku wsppracownikw, w tym take ja. Niedawno
pokazalimy, e najwiksze zaburzenia w zewntrznych obszarach galaktyk
s czsto spowodowane przez siy pywowe przelatujcych obok innych
galaktyk i mona je odrni od innych perturbacji. Analizujc te
zaburzenia, jestemy w stanie odgadn zarwno mas, jak i obecne
pooenie przelatujcej galaktyki. Sposb ten pozwala wykrywa obiekty o
masie zaledwie jednej tysicznej masy wikszej galaktyki. Stosujc t
metod, nasz zesp stwierdzi, e nieznana, by moe ciemna galaktyka
czai si w paszczynie Drogi Mlecznej okoo 300 tys. lat wietlnych od
jej rodka. Obecnie przygotowujemy plany poszukiwania tej galaktyki
w bliskiej podczerwieni, korzystajc z danych zebranych przez
Teleskop Kosmiczny Spitzera.
ZA MAO WIATANIEZALENIE OD WYZWANIA, jakim jest odnalezienie
ultrasabych i ciemnych galaktyk w pobliu Drogi Mlecznej,
astronomowie maj z nimi inny problem. Dotyczy on wzgldnych iloci
zawieranej przez nie materii. Astronomowie czsto podaj ilo materii
w galaktyce w postaci stosunku masy do jasnoci, czyli masy materii
podzielonej przez emitowan przez ni cakowit ilo promieniowania.
Zwykle wyraamy ten stosunek w jednostkach sonecznych, a zatem
stosunek masa-jasno dla Soca z definicji wynosi 1. W naszej
Galaktyce przecitna gwiazda
Przez Drog Mleczn moe obecnie przemyka maa galaktyka zbudowana
wycznie z ciemnej materii.
-
T A J E M N I C A N R 2 : P R A W I E R O Z W I Z A N A
Zagubione owce galaktycznej rodzinyZ teorii wynika, e nasz Drog
Mleczn powinny okra setki galaktyk satelitarnych. Astronomowie od
dawna martwili si, dlaczego odkryto zaledwie niewielkie
kilkadziesit galaktyk, ale nowa analiza danych z przegldu Sloan
Digital Sky Survey wypenia t luk, odnajdujc niewidziane dotychczas
satelity. S one zbudowane prawie wycznie z ciemnej materii.
(Zaznaczone pooenia nieodkrytych galaktyk s przypadkowe,
odzwierciedlajc ich przewidywany rozkad.)
Przewidywane galaktyki satelitarne
Przewidywane ciemne satelityPrzewidywane stabe satelityZnane
satelity
Obszar przebadany przez teleskop Sloan (stoek)
Droga Mleczna
jest nieco mniej masywna, ale znacznie sabsza od Soca, wic
cakowity stosunek masa-jasno wieccej materii ma warto zblion do 3.
Jeli uwzgldnimy ciemn materi, cakowity stosunek masa-jasno Drogi
Mlecznej wzrasta do okoo 30.
W celu wyznaczenia stosunku masa-jasno dla omiu ultrasabych karw
Josh Simon, obecnie z Carnegie Institution of Washington, i Marla
Geha, teraz z Yale University, zmierzyli prdkoci gwiazd w tych
galaktykach. W kilku przypadkach stosunek masa-jasno jest wikszy ni
1000, co znacznie przewysza wartoci we wszystkich innych obiektach
znanego nam Wszechwiata. W caym Wszechwiecie stosunek ciemnej
materii do zwykej wynosi niemal dokadnie 5, dlaczego wic stosunek
masa-jasno dla ukadu Drogi Mlecznej jest znaczco wikszy, a dla
ultrasabych galaktyk - ronie jeszcze bardziej?
Odpowied moe lee w liczniku lub mianowniku stosunku: galaktyki o
stosunku masa-jasno wikszym ni wszechwiatowa rednia mog mie albo
wicej masy, ni si spodziewamy, albo mog emitowa mniej wiata.
Astronomowie uwaaj, e winny jest mianownik. Znaczne iloci zwykej
materii nie promieniuj wystarczajco intensywnie, bymy dostrzegali
ich wiato, z dwch moliwych powodw: albo nigdy nie bya ona w stanie
zebra si w galaktyki i uformowa gwiazd, albo zostaa wyrzucona z
macierzystych galaktyk z powrotem w przestrze midzygalaktyczn,
gdzie przebywa w stanie zjonizo- wanym i jest niewykrywalna przez
dzisiejsze teleskopy [patrz:
James E. Geach Zagubione galaktyki; wiat Nauki, czerwiec 2011],
Lejsze galaktyki z powodu sabszej grawitacji trac wicej swego gazu,
na skutek czego emitowane przez nie wiato jest nieproporcjonalnie
sabe. C za dziwna ironia: problemy wywoane przez jeden rodzaj
niewidzialnej materii (ciemna materia) staj si rdem kolejnych,
zwizanych z drugim rodzajem (zwyka, ale nieodkryt materia).
Zagadka ciemnej materii, ktra leaa upiona przez tyle lat, staa
si obecnie jednym z najbardziej dynamicznych obszarw bada zarwno
fizyki, jak i astronomii. Fizycy maj nadziej zidentyfikowa i wykry
czstki tworzce ciemn materi, za astronomowie szukaj dalszych
wskazwek dotyczcych jej zachowania. Zagadkowe czy nie, istnienie
ciemnej materii dostarcza nam odpowiedzi na wiele pyta.
JELI CHCESZ WIEDZIE WICEJ
The Vertical Structure of the Outer Milky Way H , Disk. E.S.
Levine. Leo Blitz i Carl Heiles: Astrophysical Journal, tom 643, nr
2, s. 881-896;1 VI 2006. Dostpne na stronie: http:/arxiv.org/
abs/astro-ph/0601697A Magellanie Origin for the Warp of the Galaxy.
Martin D. Weinberg i Leo Blitz; Astrophysical Journal Letters, tom
641. nr 1, s. L33-L36; 10IV 2006. Dostpne na stronie:
http:/arxiv.org/abs/ astro-ph/0601694Finding Dark Galaxies from
Their Tidal Imprints. Sukanya Chakrabarti. Frank Bigiel. Philip
Chang i Leo Blitz: Wystane do Astrophysical Journal. Dostpne na
stronie: http:/arxiv.org/ abs/1101.0815