Οι Γαλαξιακοί Ντετέκτιβ βρίσκουν τις συμβουλές των αόρατων οπών διάτρησης «Σκοτεινής Αντίστασης» στον Γαλαξία μας


Υπάρχει μια "σκοτεινή κρουστική κρούση" τρυπώντας τρύπες στον γαλαξία μας. Δεν μπορούμε να το δούμε. Μπορεί να μην είναι κατασκευασμένο από κανονική ύλη. Τα τηλεσκόπια μας δεν το ανίχνευσαν άμεσα. Αλλά σίγουρα φαίνεται ότι είναι εκεί έξω.

"Είναι μια πυκνή σφαίρα κάτι", δήλωσε η Ana Bonaca, ερευνητής του Κέντρου Αστροφυσικής του Harvard-Smithsonian, ο οποίος ανακάλυψε στοιχεία για το κρουστικό εκκρεμές.

Τα αποδεικτικά στοιχεία της Bonaca για το σκοτεινό κρουστικό εκκρεμές, που παρουσίασε στις 15 Απριλίου στη διάσκεψη της Αμερικανικής Φυσικής Εταιρείας στο Ντένβερ, είναι μια σειρά από τρύπες στο μακρύτερο αστρικό ρεύμα του Γαλαξία μας, το GD-1. Τα αστρικά ρεύματα είναι γραμμές αστεριών που κινούνται μεταξύ των γαλαξιών, συχνά που προέρχονται από μικρότερες κηλίδες των αστεριών που συγκρούστηκαν με τον εν λόγω γαλαξία. Τα αστέρια στο GD-1, τα απομεινάρια ενός "σφαιρικού σμήνους" που βυθίστηκαν πριν από πολύ καιρό στον Γαλαξία, είναι απλωμένα σε μια μακριά γραμμή στον ουρανό μας.

Υπό κανονικές συνθήκες, το ρεύμα πρέπει να είναι περισσότερο ή λιγότερο μια γραμμή, που απλώνεται από τη βαρύτητα του γαλαξία μας, είπε στην παρουσίασή της. Οι αστρονόμοι θα περίμεναν ένα μόνο κενό στο ρεύμα, στο σημείο όπου ήταν το αρχικό σφαιρικό σμήνος πριν τα αστέρια του παρασύρθηκαν προς δύο κατευθύνσεις. Αλλά Bonaca έδειξε ότι το GD-1 έχει ένα δεύτερο κενό. Και αυτό το χάσμα έχει μια άκρη – μια περιοχή Bonaca που ονομάζεται "κίνημα" του GD-1 – σαν να πέταξε κάτι τεράστιο μέσα στο ρέμα πριν από πολύ καιρό, σύροντας αστέρια με την τεράστια βαρύτητά του. Το GD-1, φαίνεται, χτυπήθηκε με αυτή την αόρατη σφαίρα. [Gallery: Dark Matter Throughout the Universe]

Αυτή η εικόνα από την παρουσίαση του Bonaca δείχνει τον πιο λεπτομερή χάρτη του GD-1, αποκαλύπτοντας το εμφανές δεύτερο κενό και την ώθηση.

Αυτή η εικόνα από την παρουσίαση του Bonaca δείχνει τον πιο λεπτομερή χάρτη του GD-1, αποκαλύπτοντας το εμφανές δεύτερο κενό και την ώθηση.

Πιστοποίηση: Νέοι αστροφυσικοί ανιχνευτές σκοτεινής ύλης, Ana Bonaca / GAIA

"Δεν μπορούμε να χαρτογραφήσουμε [the impactor] σε οποιοδήποτε φωτεινό αντικείμενο που έχουμε παρατηρήσει ", δήλωσε ο Bonaca στην Live Science." Είναι πολύ πιο τεράστιο από ένα αστέρι … Κάτι σαν ένα εκατομμύριο φορές τη μάζα του ήλιου. Έτσι δεν υπάρχουν απλά άστρα αυτής της μάζας. Μπορούμε να το αποφανθούμε. Και αν ήταν μια μαύρη τρύπα, θα ήταν μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα του είδους που βρίσκουμε στο κέντρο του δικού μας γαλαξία. "

Δεν είναι αδύνατο να υπάρχει μια δεύτερη υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στον γαλαξία μας, είπε ο Bonaca. Αλλά θα περίμενε κανείς να δει κάποια ένδειξη του, όπως φωτοβολίδες ή ακτινοβολία από το δίσκο πρόσκρισής του. Και οι περισσότεροι μεγάλοι γαλαξίες φαίνεται να έχουν μια μόνο υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο τους.

Αρχή: Αυτή η εικόνα δείχνει τι φαίνεται πραγματικά το GD-1. Κάτω: Αυτή η εικόνα δείχνει ποια μοντέλα υπολογιστών προβλέπουν ότι η GD-1 θα πρέπει να μοιάζει.

Αρχή: Αυτή η εικόνα δείχνει τι φαίνεται πραγματικά το GD-1. Κάτω: Αυτή η εικόνα δείχνει ποια μοντέλα υπολογιστών προβλέπουν ότι η GD-1 θα πρέπει να μοιάζει.

Πιστοποίηση: Νέοι αστροφυσικοί ανιχνευτές σκοτεινής ύλης, Ana Bonaca / GAIA

Χωρίς γίγαντα, φωτεινά αντικείμενα ορατά από το GD-1 και καμία απόδειξη για μια κρυμμένη, δεύτερη υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στον γαλαξία μας, η μόνη προφανής επιλογή που απομένει είναι ένα μεγάλο κομμάτι σκοτεινής ύλης. Αυτό δεν σημαίνει ότι το αντικείμενο είναι σίγουρα 100%, απόλυτα κατασκευασμένο από σκοτεινή ύλη, είπε ο Bonaca.

"Θα μπορούσε να είναι ότι είναι ένα φωτεινό αντικείμενο που πήγε κάπου, και κρύβεται κάπου στον γαλαξία", πρόσθεσε.

Αλλά αυτό φαίνεται απίθανο, εν μέρει λόγω της τεράστιας κλίμακας του αντικειμένου.

"Γνωρίζουμε ότι είναι από 10 έως 20 parsecs [30 to 65 light-years] "Σχετικά με το μέγεθος ενός σφαιρικού σμήνους".

Αρχή: Αυτή η εικόνα δείχνει και πάλι τι δείχνει πραγματικά το GD-1. Κάτω: Αυτή η εικόνα δείχνει ποια μοντέλα υπολογιστών προβλέπουν ότι το GD-1 θα μοιάζει μετά από αλληλεπίδραση με ένα μεγάλο, βαρύ αντικείμενο.

Αρχή: Αυτή η εικόνα δείχνει και πάλι τι δείχνει πραγματικά το GD-1. Κάτω: Αυτή η εικόνα δείχνει ποια μοντέλα υπολογιστών προβλέπουν ότι το GD-1 θα μοιάζει μετά από αλληλεπίδραση με ένα μεγάλο, βαρύ αντικείμενο.

Πιστοποίηση: Νέοι αστροφυσικοί ανιχνευτές σκοτεινής ύλης, Ana Bonaca / GAIA

Αλλά είναι δύσκολο να αποκλείσουμε εντελώς ένα φωτεινό αντικείμενο, εν μέρει επειδή οι ερευνητές δεν ξέρουν πόσο γρήγορα κινούταν κατά τη διάρκεια της πρόσκρουσης. (Μπορεί να κινείται πολύ γρήγορα, αλλά όχι τόσο βαρύ όσο αναμενόταν – μια αληθινή σκοτεινή σφαίρα – είπε ο Bonaca ή θα μπορούσε να κινείται πιο αργά αλλά πολύ μαζική – ένα σκούρο σφυρί.) Χωρίς απάντηση σε αυτό ερώτηση, είναι αδύνατο να είναι σίγουρος πού θα τελείωσε το πράγμα.

Ακόμα, η πιθανότητα να βρεθεί ένα πραγματικό αντικείμενο σκοτεινής ύλης είναι εντυπωσιακό.

Αυτή τη στιγμή, οι ερευνητές δεν γνωρίζουν τι είναι η σκοτεινή ύλη. Το σύμπαν μας φαίνεται να δρα σαν τη φωτεινή ύλη, τα πράγματα που μπορούμε να δούμε είναι μόνο ένα μικρό κλάσμα του τι είναι εκεί έξω. Οι γαλαξίες συνδέονται μαζί σαν να υπάρχει κάτι βαρύ μέσα τους, συγκεντρωμένο στα κέντρα τους και δημιουργώντας τεράστια βαρύτητα. Έτσι οι περισσότεροι φυσικοί λένε ότι υπάρχει κάτι άλλο εκεί έξω, κάτι αόρατο. Υπάρχουν πολλές διαφορετικές απόψεις ως προς το τι είναι φτιαγμένο, αλλά καμία από τις προσπάθειες για την άμεση ανίχνευση της σκοτεινής ύλης στη Γη έχει ακόμη δουλέψει.

Αυτή η πυκνή σφαίρα αόρατου κάτι που βυθίζεται μέσα από τον Γαλαξία μας προσφέρει στους φυσικούς ένα νέο κομμάτι αποδείξεων ότι η σκοτεινή ύλη μπορεί να είναι πραγματική. Και αυτό θα πρότεινε ότι η σκοτεινή ύλη είναι πραγματικά "γεμάτη", όπως προβλέπουν οι περισσότερες θεωρίες για τη συμπεριφορά της. [Beyond Higgs: 5 Elusive Particles That May Lurk in the Universe]

Αν η σκοτεινή ύλη είναι "συμπαγής", τότε είναι συγκεντρωμένη σε ακανόνιστα κομμάτια που διανέμονται κατά προσέγγιση στους γαλαξίες – όπως και το φωτεινό υλικό που βλέπουμε συγκεντρωμένο στα αστέρια και τα νεφελώματα. Ορισμένες εναλλακτικές θεωρίες, συμπεριλαμβανομένων των θεωριών που υποδηλώνουν ότι η σκοτεινή ύλη δεν υπάρχει καθόλου, δεν θα περιείχαν ομοιότητες – και θα είχαν τα αποτελέσματα της σκοτεινής ύλης κατανεμημένα ομαλά στους γαλαξίες.

Μέχρι στιγμής, η ανακάλυψη του Bonaca είναι μοναδική, τόσο καινούργια που δεν έχει δημοσιευθεί ακόμα σε επιστημονικά περιοδικά (αν και συναντήθηκε ικανοποιητικά από το πλήθος των φυσικών στο διάσημο συνέδριο).

Για να το βγάλει, βασίστηκε σε δεδομένα από την αποστολή Gaia, ένα πρόγραμμα Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος για να χαρτογραφήσει δισεκατομμύρια αστέρια στον γαλαξία μας και τις κινήσεις τους στον ουρανό. Δημιούργησε τον καλύτερο υπάρχοντα κατάλογο των αστεριών που φαίνεται να είναι μέρος του GD-1.

Ο Bonaca υποστήριξε τα δεδομένα με παρατηρήσεις από το Multi Mirror Telescope στην Αριζόνα, που έδειξε ποια αστέρια κινούσαν προς τη Γη και τα οποία απομακρύνονταν. Αυτό βοήθησε να γίνει διάκριση μεταξύ των αστεριών που πραγματικά κινούνταν με το GD-1 και εκείνων που κάθισαν δίπλα του στον ουρανό της Γης. Αυτή η προσπάθεια παρήγαγε την ακριβέστερη εικόνα του GD-1, που αποκάλυψε το δεύτερο χάσμα, το κίνημα και μια περιοχή που δεν είχε παρατηρηθεί στο παρελθόν του αστρικού ρεύματος.

Κάτω από το δρόμο, Bonaca είπε, θέλει να κάνει περισσότερα έργα χαρτογράφησης για να αποκαλύψει άλλες περιοχές του ουρανού όπου κάτι αόρατο φαίνεται να χτυπά αστέρια γύρω. Ο στόχος, είπε, είναι να καταγράψει τελικά τις συστάδες της σκοτεινής ύλης σε όλο τον Γαλαξία.

Αρχικά δημοσιεύθηκε στις Ζωντανή επιστήμη.