Odległe gwiazdy orbitują jak na sznurku. Odkryto halo ciemnej materii wokół pobliskiej nam galaktyki

Bartłomiej Pawlak
Naukowcy odkryli halo ciemnej materii otaczające galaktykę karłowatą obiegającą Drogę Mleczną. Z badań wynika, że to właśnie niewidoczna dla nas materia powstrzymuje galaktykę przed rozerwaniem przez siły grawitacyjne większej towarzyszki.
Zobacz wideo To zdjęcie może zweryfikować teorię względności

Droga Mleczna to największa (pod względem masy, ale nie średnicy) galaktyka Grupy Lokalnej, do której należy również Galaktyka Andromedy (M31), Galaktyka Trójkąta (M33) i dziesiątki bardzo niewielkich galaktyk karłowatych. Część z nich obiega M31 lub naszą Drogę Mleczną, a więc znacznie masywniejsze od siebie galaktyki.

Do satelitów Drogi Mlecznej zaliczyć możemy m.in. Karła Wielkiego Psa (położony jest najbliżej względem Ziemi), Wielki i Mały Obłok Magellana, Karła Małej Niedźwiedzicy czy galaktykę Tucana II. Tej ostatniej przyjrzeli się właśnie badacze korzystający z teleskopu SkyMapper na Uniwersytecie Australijskim oraz należącej do Europejskiej Agencji Kosmicznej sondy Gaia. 

Pozostałość po prastarej galaktyce

Tucana II znajduje się 163 tys. lat świetlnych od Ziemi i zdaniem badaczy jest pozostałością po prastarej galaktyce - jednej z pierwszych, które powstały po Wielkim Wybuchu. Naukowcy już wcześniej wiedzieli, że składa się ona z wielu bardzo starych gwiazd. Świadczy o tym m.in. ich wyjątkowo niska zawartość metali.

Nowe obserwacje, których wyniki opublikowano teraz w "Nature Astronomy" pozwoliły odkryć kolejne, nieznane dotąd gwiazdy, które uchylają nieco rąbka tajemnicy w kwestii zagadkowej przeszłości Tucana II. Kluczowy jest tutaj fakt, że większość spośród nowo poznanych gwiazd znajduje się w znacznej odległości od centrum galaktyki.

Te najdalsze są oddalone od niego o 3500 lat świetlnych. Tymczasem wcześniej znane gwiazdy znajdowały się nie dalej niż 1100 lat świetlnych od centrum. Oznacza to, że Tucana II jest w rzeczywistości znacznie większą galaktyką niż sądzili naukowcy.

Co więcej, te nowo odkryte gwiazdy, zdaniem badaczy mają jeszcze mniejszą zawartość metali od znanych już wcześniej. To również świadczy o tym, że powstały niedługo po Wielkim Wybuchu podobnie, podobnie jak sama galaktyka.

Galaktyka "osadzona" w halo ciemnej materii

Zdaniem badaczy, dziwnie odległe umiejscowienie nowo odkrytych gwiazd w wielu przypadkach można by wytłumaczyć obecnością obiektów trzecich o dużej masie, które "wybijają" gwiazdy z orbit bliskich centrum galaktyki i grawitacyjnie wynoszą daleko na obrzeża.

Tym razem jednak jest to mało prawdopodobne z powodu bliskości Drogi Mlecznej. Zdaniem naukowców, niewielka masa Tucany II (naukowcy określają ją mianem galaktyki "ultrasłabej", czyli wyjątkowo mało masywnej) nie pozwoliłaby na utrzymanie przy sobie odległych gwiazd, a galaktyka zostałaby w końcu zniszczona przez oddziaływania grawitacyjne ze znacznie większą Drogą Mleczną.

Przy tak małej liczbie gwiazd znacznie bardziej prawdopodobny scenariusz zakłada, że Tucana II zawiera zdecydowanie, bo aż czterokrotnie więcej ciemnej materii niż sądzono do tej pory. Zdaniem badaczy ten niewidoczny dla nas (nie emituje i nie odbija promieniowania elektromagnetycznego, które moglibyśmy obserwować) rodzaj materii tworzy halo ciemnej materii otaczające ciało galaktyki.

Badacze ocenili, że takie "osadzenie" tej niewielkiej galaktyki karłowatej w halo ciemnej materii pozwala utrzymać gwiazdy na bardzo odległych od centrum orbitach. Naukowcy podejrzewają też, że podobne halo ciemnej materii, które utrzymuje odległe od jądra gwiazdy może być obecne również w przypadku innych galaktyk karłowatych. Potrzebne są jednak dodatkowe badania, aby to potwierdzić.