Znajdź zawartość

Badanie grawitacyjnych deformacji galaktyk karłowatych wydaje się wspierać zmodyfikowane teorie grawitacji, a nie teorię o istnieniu ciemnej materii. Ciemna materia to kluczowy element standardowego modelu kosmologicznego, a jej istnienie wynika z teorii względności Einsteina. Międzynarodowy zespół naukowy opublikował na łamach Monthly Notices of the Royal Astronomical Society wyniki badań, które są niekompatybilne z modelem Lambda-CDM – jednym z najpowszechniej uznawanych modeli kosmologicznych – a wspierają alternatywną zmodyfikowaną dynamikę newtonowską (MOND), która wyjaśnia pewne zjawiska bez odwoływania się do ciemnej materii. Zgodnie z powszechnie przyjmowanym poglądem ciemna materia stanowi około 85% materii we wszechświecie. Nie możemy jej dostrzec, jednak widzimy jej wpływ na otoczenie. Jej istnienie nie wyjaśnie jednak wszelkich obserwowanych zjawisk, a fakt, że jej nigdy nie wykryto, przyczynił się do powstania alternatywnych teorii. Uważa się, że ciemna materia tworzy halo galaktyk i wpływa na ich rozwój oraz ewolucję. Takie wielkie sferyczne halo ma otaczać też Drogę Mleczną. Elena Asencio z Uniwersytetu w Bonn, we współpracy z uczonymi z University of St Andrews w Szkocji, Europejskiego Obserwatorium Południowego w Chile i Uniwersytetu w Oulu w Finlandii poszukiwali halo wokół galaktyk karłowatych w Gromadzie w Piecu. Galaktyki takie, ze względu na swoją niską masę, są szczególnie podatne na działanie sił pływowych działających w samej gromadzie lub pochodzących z sąsiednich większych galaktyk. Działanie sił pływowych byłoby jednak zredukowane, gdyby gromada galaktyk była otoczona halo ciemnej materii. Spodziewany stopień zaburzeń zależy od praw grawitacji oraz obecności dominującego halo ciemnej materii. To zaś czyni galaktyki karłowate użytecznymi obiektami do testowania różnych modeli grawitacji, wyjaśniają autorzy badań. Naukowcy obserwowali galaktyki karłowate z Gromady w Piecu, a następnie próbowali odtworzyć zaobserwowane zjawiska za pomocą symulacji komputerowych opartych na standardowym modelu kosmologicznym, który zakłada istnienie ciemnej materii. Okazało się, że model ten nie pasuje do tych galaktyk. Zgodnie z nim galaktyki z Gromady w Piecu powinny zostać rozerwane. Uczeni, chcąc sprawdzić, co utrzymuje galaktyki, przeprowadzili kolejne symulacje, tym razem z wykorzystaniem zmodyfikowanej dynamiki newtonowskiej (MOND). W MOND zasady dynamiki Newtona zostały zmodyfikowane o nieliniową zależność siły od przyspieszenia. W 1983 roku Mordechaj Milgrom postanowił wyjaśnić rozbieżności pomiędzy przewidywanymi i obserwowanymi prędkościami orbitalnymi gwiazd bez odwoływania się do ciemnej materii. Zaproponował, że prawo mówiące iż siła jest wprost proporcjonalna do masy i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości ulega modyfikacji w momencie, gdy oddziaływanie jest bardzo słabe. MOND nie wyjaśnia problemu brakującej masy, ale za to pozwala na dobre przewidywanie rotacji galaktyk. Badania Asencio i jej zespołu pokazały, że na gruncie MOND – w przeciwieństwie do teorii zakładającej istnienie ciemnej materii – można odtworzyć zjawiska obserwowane w Gromadzie w Piecu. To już kolejne badania pokazujące, że przyjmując istnienie ciemnej materii nie można wyjaśnić wielu zjawisk, za to dobrze można je opisać na gruncie teorii alternatywnych. Musimy jednak pamiętać, że te teorie alternatywne również mają swoje ograniczenia i nie opisują dobrze zjawisk, które możemy opisać odwołując się do ciemnej materii. « powrót do artykułu

Od dziesięcioleci astronomowie sądzą, że sąsiadujące z Drogą Mleczną galaktyki karłowate są jej satelitami, czyli zostały przechwycone przez naszą galaktykę i towarzyszą jej od miliardów lat. Teraz, dzięki danym z misji Gaia, zmierzono ruch tych galaktyk z niespotykaną wcześniej dokładnością, a uzyskane wyniki zaskoczyły ekspertów. François Hammer z Observatoire de Paris oraz grupa uczonych z innych krajów europejskich i Chin wyliczyli trasy 40 galaktyk karłowatych w pobliżu Drogi Mlecznej. Okazało się, że poruszają się one znacznie szybciej niż wielkie gwiazdy oraz gromady gwiazd krążące wokół naszej galaktyki. Prędkość tych galaktyk jest tak duża, że nie mogą znajdować się na orbitach wokół Drogi Mlecznej, gdyż gdyby tak było, interakcja z naszą galaktyką zmniejszyłaby ich energię orbitalną oraz moment pędu. W przeszłości Droga Mleczna wchłonęła wiele galaktyk karłowatych. Przed rokiem astronomowie odtworzyli jej drzewo genealogiczne, odkrywając nieznaną wcześniej – prawdopodobnie najważniejszą w jej dziejach – kolizję z Krakenem. Natomiast 8–10 miliardów lat temu taki los spotkał galaktykę Gaia-Enceladus. Do dzisiaj jesteśmy w stanie określić, które z gwiazd wchodziły w jej skład, gdyż mają one odmienne orbity i energie. Z kolei 4–5 miliardów lat temu Droga Mleczna przechwyciła galaktykę karłowatą Sagittarius i właśnie rozrywa ją na strzępy. Energia gwiazd tej galaktyki jest większa niż gwiazd Gaia-Enceladus, co wskazuje, że krócej znajdują się one pod wpływem Drogi Mlecznej. Tymczasem energia większości galaktyk karłowatych w pobliżu Drogi Mlecznej jest wciąż duża, a to oznacza, że znalazły się w naszym sąsiedztwie zaledwie w ciągu ostatnich kilku miliardów lat. Warto tutaj przypomnieć o przypadku Wielkiego Obłoku Magellana. To duża galaktyka karłowata, która jest tak blisko Drogi Mlecznej, że widać ją w postaci smugi na nocnym niebie półkuli południowej. Jeszcze przed dwiema dekadami sądzono, że Wielki Obłok jest galaktyką satelitarną. Jednak gdy zmierzono jej prędkość okazało się, że przemieszcza się zbyt szybko, by być grawitacyjnie związaną z naszą galaktyką. Okazało się, że obie galaktyki spotkały się po raz pierwszy. Teraz dowiadujemy się, że tak jest w przypadku większości galaktyk karłowatych. Rodzi się więc pytanie, czy wspomniane galaktyki karłowate nas miną czy też zostaną przechwycone i wejdą na orbitę Drogi Mlecznej? Część z nich zostanie przechwycona i stanie się satelitami, uważa Hammer. Jednak stwierdzenie, które to będą jest trudne, gdyż zależy to od masy Drogi Mlecznej, a tej naukowcy nie potrafią obecnie dokładnie określić. Tym bardziej, że na bieżąco wchłania ona materiał z sąsiednich galaktyk. Gdy galaktyka karłowata znajdzie się na orbicie Drogi Mlecznej, zwykle oznacza to dla niej wyrok śmierci. Nasza galaktyka jest duża, więc generuje gigantyczne siły pływowe oddziałujące na otoczenie. Są one tak wielkie, że potrafią rozerwać galaktykę karłowatą już przy pierwszym okrążeniu na orbicie. Oprzeć się tej niszczycielskiej sile mogą tylko te galaktyki karłowate, które w znaczącym stopniu składają się z ciemnej materii. Z tego też powodu, dopóki sądzono, że większość galaktyk karłowatych jest satelitami Drogi Mlecznej krążących wokół niej od wielu miliardów lat, uważano, że muszą one zawierać dużo ciemnej materii, skoro nie zostały jeszcze zniszczone. Teraz, gdy dowiedzieliśmy się, że nie są satelitami, okazuje się, że nie muszą zawierać ciemnej materii. Naukowcy będą więc chcieli zbadać, czy galaktyki te znajdują się w stanie równowagi, czy też właśnie są niszczone przez Drogę Mleczną. « powrót do artykułu

Co jakiś czas przez Drogę Mleczną przechodzi galaktyka karłowata SagDEG (Sagittarius Dwarf Elliptical Galaxy). To drugi najbliższy satelita naszej galaktyki, a jego przejście przez dysk Drogi Mlecznej powoduje silne zaburzenia i wywołuje gwałtowne tworzenie się gwiazd. Niewykluczone, że istnienie Układu Słonecznego zawdzięczamy właśnie jednemu z takich przejść. Tomas Ruiz-Lara i Carme Gallart z Wydziału Astrofizyki Universidad de La Laguna w Hiszpanii, Edouard J. Bernadr z Universite Cote d'Azur oraz Santi Cassisi z Wydziału Fizyki Uniwersytetu w Pizie, przeprowadzili analizy formowania się gwiazd w promieniu około 2 kpc (ok. 6600 lat świetlnych) od Słońca. Odkryli trzy bardzo dobrze wyodrębnione okresy formowania się gwiazd, do których doszło 5,7, 1,9 oraz 1,0 miliarda lat temu. Każdy z epizodów był mniej intensywny od poprzedniego. Łączenie się galaktyk jest uznawane za jeden z głównych czynników powstawania nowych gwiazd. Obecnie obowiązujące teorie kosmologiczne mówią, że takie właśnie łączenie się masywnych galaktyk odgrywają kluczową rolę w ich powstawaniu. Tak też było z Drogą Mleczną. Jednak nie mamy żadnych dowodów, by w późniejszym okresie istnienia naszej galaktyki doszło do takiego wydarzenia. Jednocześnie wiemy o istnieniu w galaktycznym halo strumieni łączących Drogę Mleczną z SagDEG, co wskazuje, że w ciągu ostatnich kilku miliardów lat doszło do bliskiego spotkania obu galaktyk. Naukowcy przeprowadzili więc symulację ruchu SagDEG, w której uwzględnili pozycję kątową, odległości i prędkość strumieni pływowych z SagDEG. Na tej podstawie stwierdzili, że przed 6,5, 4,5, 2,75, 1 oraz 0,1 miliarda lat temu musiało dojść do bliskiego spotkania obu galaktyk. Gdy uściślili jeszcze swoje pomiary stwierdzili, że pewne cechy charakterystyczne dysku Drogi Mlecznej da się wyjaśnić, jeśli masa SagDEG wynoxi około 2,5x1010 masy Słońca i jeśli przeszła ona blisko Drogi Mlecznej przed 2,2 oraz 1,1 miliarda lat temu. Kolejne obserwacje o obliczenia wykazały, że dysk naszej galaktyki został poważnie zaburzony 300-900 milionów lat temu, co w wysokim stopni zgadza się z proponowanymi przejściami przezeń SagDEG. Bliskie spotkania obu galaktyk znajdują potwierdzenie nie tylko w Drodze Mlecznej. Badanie populacji gwiazd w SagDEG również wskazuje na pojawianie się tam gwiazd, których czas narodzin oraz skład chemiczny potwierdzają fakt spotkań. Ścisła korelacja pomiędzy zawartością gwiazd w SagDEG oraz w Drodze Mlecznej dodatkowo potwierdza hipotezę o związku pomiędzy okresami tworzenia się gwiazd w Drodze Mlecznej a jej interakcją z SagDEG. Uzyskaliśmy szczegółowe informacje na temat historii formowania się gwiazd na obszarze 2kpc lokalnego wszechświata. Odkryliśmy, że mamy do czynienia z epizodami zwiększonego tempa formowania się gwiazd, do których dochodziło około 5,7, 1,9 i 1,0 miliarda lat temu. Wszystkie dowody wskazują, że przyczyną pojawiania się takich epizodów są nawracające interakcje pomiędzy Drogą Mleczną a SagDEG. Odkrycie to wskazuje, że galaktyki o niskiej masie nie tylko wpływają na dynamikę dysku Drogi Mlecznej, ale są również w stanie zapoczątkować duże epizody formowania się gwiazd, czytamy w pracy opublikowanej na łamach Nature. « powrót do artykułu