kozmos.hr
Astronomija

Otkriven tamni objekt najmanje mase pomoću gravitacijskog lećenja

Preklapanje infracrvenog zračenja (crno-bijelo) i radijskog zračenja (u boji). Izvor: Keck/EVN/GBT/VLBA
objavljeno
Podrži Kozmos.hr

Postani član i podrži nezavisno novinarstvo, i otključaj ekskluzivan sadržaj dostupan samo članovima.

Postani član »
Buy Me a Coffee članstvo

Znanstvenici su prvi put izmjerili tamni objekt najmanje mase ikada otkriven korištenjem metode gravitacijskog lećenja. Istraživanje donosi nove uvide u raspodjelu tamne tvari i način na koji ona oblikuje svemir.


Tamna tvar i gravitacijske leće

Tamna tvar ostaje jedna od najvećih zagonetki moderne kozmologije. Ne emitira svjetlost i ne može se promatrati izravno, ali njezina gravitacija određuje strukturu svemira, od nastanka galaksija do raspodjele zvijezda. Ključno pitanje za astronome jest je li tamna tvar glatka ili sastavljena od manjih, zbijenih nakupina. Odgovor bi mogao otkriti njezin pravi sastav.

Kako tamnu tvar nije moguće vidjeti, njezina se prisutnost otkriva neizravno, putem efekta gravitacijske leće, zakrivljenja i izobličenja svjetlosti udaljenijih izvora pod utjecajem gravitacije masivnog objekta koji se nalazi između njih i promatrača.

“Potraga za objektima koji ne emitiraju svjetlost izuzetno je zahtjevna”, rekao je Devon Powell iz Instituta Max Planck za astrofiziku, glavni autor istraživanja.”Umjesto da ih promatramo izravno, koristimo vrlo udaljene galaksije kao pozadinsko svjetlo i tražimo njihove gravitacijske otiske.”

Globalna mreža radioteleskopa

Za otkrivanje objekta korištena je međunarodna mreža radioteleskopa, uključujući Green Bank Telescope, Very Long Baseline Array i Europsku mrežu za vrlo duge interferometrijske bazne linije (European VLBI Network). Podaci su obrađeni u Zajedničkom institutu za VLBI ERIC u Nizozemskoj, čime je formiran svojevrsni “teleskop veličine Zemlje” sposoban zabilježiti suptilne znakove gravitacijske leće.

Analiza je otkrila da objekt ima masu milijun puta veću od mase Sunca i da se nalazi u udaljenom dijelu svemira, oko 10 milijardi svjetlosnih godina od Zemlje, u razdoblju kada je svemir bio star tek 6,5 milijardi godina. To je najmanji objekt otkriven ovom metodom, približno stotinu puta manji od prethodno zabilježenih. Kako bi postigli toliku osjetljivost, znanstvenici su morali izraditi visoko preciznu radio sliku neba, spajajući podatke iz teleskopa raspoređenih diljem svijeta.

Prvi tragovi i analiza podataka

John McKean, astrofizičar sa Sveučilišta u Groningenu, Sveučilišta u Pretoriji i Južnoafričkog radijskog opservatorija, vodio je prikupljanje podataka i bio jedan od autora pratećeg rada. “Već na prvoj snimci visoke rezolucije uočili smo suženje gravitacijskog luka, jasan znak da smo naišli na nešto neuobičajeno. Takvo izobličenje može izazvati samo mala koncentracija mase između nas i udaljene radio-galaksije”, rekao je McKean.

Zbog ogromne količine podataka, tim je morao razviti nove računalne algoritme i modele koje je bilo moguće pokrenuti jedino na superračunalima. “Podaci su toliko opsežni i složeni da smo morali osmisliti potpuno nove numeričke metode. Takvo modeliranje dosad nikada nije izvedeno”, objasnila je Simona Vegetti iz Instituta Max Planck za astrofiziku.

Nakupine tamne tvari i teorija hladne tamne tvari

“Očekujemo da svaka galaksija, uključujući i naš Mliječni put, sadrži mnoštvo malih nakupina tamne tvari. No pronaći ih i uvjeriti znanstvenu zajednicu da doista postoje zahtijeva golemo računalno procesiranje”, dodala je Vegetti. Tim je primijenio tehniku poznatu kao gravitacijsko snimanje (gravitational imaging), koja omogućuje “mapiranje” nevidljivih masa kroz način na koji iskrivljuju svjetlost radio-lučnih izvora.

Powell je pojasnio: “S obzirom na osjetljivost naših podataka, očekivali smo da ćemo otkriti barem jedan tamni objekt, što se pokazalo u skladu s takozvanom teorijom hladne tamne tvari, temeljem koje objašnjavamo formiranje galaksija. Sada kada smo pronašli jedan, pitanje je možemo li pronaći više i hoće li se njihov broj slagati s modelima.”

Sljedeći koraci u potrazi za tamnim objektima

Znanstvenici trenutačno detaljnije analiziraju podatke kako bi razumjeli prirodu tog tamnog objekta. Istodobno proučavaju druge dijelove neba kako bi istom metodom pokušali pronaći slične objekte niske mase. Ako se pokaže da u svemiru doista postoji velik broj takvih tamnih masa potpuno bez zvijezda, neke teorije o prirodi tamne tvari mogle bi biti isključene.

Novo otkriće otvara mogućnost da astronomi u nadolazećim godinama izravnije proučavaju “tamni kostur” svemira, nevidljivu strukturu koja određuje gdje će nastati galaksije, zvijezde i planeti.

Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.

Subscribe
Notify of
guest
0 Comments
Oldest
Newest Most Voted
Inline Feedbacks
View all comments
Podrži Kozmos.hr

Postani član i podrži nezavisno novinarstvo, i otključaj ekskluzivan sadržaj dostupan samo članovima.

Postani član »
Buy Me a Coffee članstvo
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x