Tamna tvar, nevidljiva tvar koja čini većinu mase svemira, i dalje je obavijena misterijom. Iako galaksije uglavnom sadrže tamnu tvar, razumijevanje kako je raspodijeljena unutar galaksije može pružiti ključne informacije o njezinoj prirodi i ulozi u evoluciji galaksije.
Računalne simulacije sugeriraju da bi se tamna tvar trebala nakupljati u središtu galaksije, stvarajući vrh gustoće. Međutim, mnoge teleskopske opservacije ukazuju na to da je tamna tvar ravnomjernije raspodijeljena. Ovaj nesklad između modela i opažanja zbunjuje astronome i dodatno pojačava misterij tamne tvari.
Hubble ima misiju
Tim astronoma, koristeći NASA-in svemirski teleskop Hubble, pokušava razjasniti ovaj problem mjerenjem dinamičkih gibanja zvijezda unutar patuljaste galaksije Draco, udaljene oko 250.000 svjetlosnih godina od Zemlje. Kroz opservacije koje su trajale 18 godina, uspjeli su izraditi najpreciznije trodimenzionalno razumijevanje gibanja zvijezda u ovoj maloj galaksiji. Ovo je postignuće zahtijevalo pregledavanje gotovo dva desetljeća Hubbleovih arhivskih opservacija.
“Naši modeli više se slažu s vrhom gustoće, što je u skladu s kozmološkim modelima,” izjavio je Eduardo Vitral iz Space Telescope Science Institute (STScI) u Baltimoreu, glavni autor studije. “Iako ne možemo sa sigurnošću reći da sve galaksije sadrže takvu raspodjelu tamne tvari, uzbudljivo je imati tako dobro izmjerene podatke koji nadmašuju sve što smo dosad imali.”
Kartiranje gibanja zvijezda
Za proučavanje tamne tvari unutar galaksije, znanstvenici promatraju zvijezde i njihova gibanja pod utjecajem gravitacije tamne tvari. Uobičajeni način mjerenja brzine objekata u svemiru je Dopplerov efekt – promjena valne duljine svjetlosti ako se zvijezda približava ili udaljava od Zemlje. Iako brzina duž linije pogleda može pružiti vrijedne informacije, ona je samo jedan izvor podataka.
Zvijezde se također kreću preko neba, a to gibanje se mjeri kao vlastito gibanje. Kombinirajući brzinu duž linije pogleda s vlastitim gibanjem, tim je stvorio detaljnu analizu trodimenzionalnih gibanja zvijezda.
“Unapređenja u podacima i modeliranju obično idu ruku pod ruku,” objasnio je Roeland van der Marel iz STScI-ja, suautor rada. “Što su podaci složeniji, to modeli moraju biti sofisticiraniji kako bi uhvatili sve nijanse.”
Dugoročni projekt
Patuljaste galaksije, poput galaksije Draco, poznate su po visokom udjelu tamne tvari. “Kod mjerenja vlastitih gibanja, bilježite položaj zvijezde u jednom trenutku, a zatim godinama kasnije ponovo mjerite položaj iste zvijezde,” objasnio je Sangmo Tony Sohn iz STScI-ja, suautor rada i glavni istraživač najnovijeg opservacijskog programa. “Što duže čekate, bolje možete izmjeriti pomicanje zvijezda.”
Tim je analizirao opservacije od 2004. do 2022. godine. Hubbleov bogati arhiv podataka smanjio je nesigurnost u mjerenju vlastitih gibanja zvijezda. Preciznost ovih mjerenja je nevjerojatna, ekvivalentna godišnjem pomaku manjem od širine golf loptice gledane s Mjeseca prema Zemlji.
S trodimenzionalnim podacima, tim je smanjio broj pretpostavki i uzeo u obzir specifične karakteristike galaksije – poput njezine rotacije i raspodjele zvijezda i tamne tvari – u svojim modelima.
Budućnost istraživanja
Metodologije i modeli razvijeni za galaksiju Draco mogu se primijeniti na druge galaksije. Tim već analizira Hubbleove opservacije patuljastih galaksija Skulptor i Mala medvjedica.
Proučavanje tamne tvari zahtijeva promatranje različitih galaktičkih okruženja i suradnju među različitim svemirskim teleskopskim misijama. NASA-in nadolazeći svemirski teleskop Nancy Grace Roman otkrit će nove detalje o tamnoj tvari među različitim galaksijama zahvaljujući svojoj sposobnosti istraživanja velikih dijelova neba.
“Ova vrsta studije je dugoročna investicija i zahtijeva puno strpljenja,” zaključio je Vitral. “Možemo provoditi ovu znanost zahvaljujući svim planiranjima koja su provedena tijekom godina kako bi se stvarno prikupili ovi podaci. Uvidi koje smo prikupili rezultat su rada šire skupine istraživača koji su na ovim stvarima radili dugi niz godina.
Pozdrav svima! Hvala što čitate Kozmos.hr! Ja sam Ivan i dugi niz godina pišem o svermiu, astronomiji, znanosti, povijesti i arheologiji, a imao sam priliku sudjelovati i u dokumentarcima Science Discovery-ja te History Channel-a.
