În echivalentul cosmic al unei lovituri de knock-out, două galaxii s-au ciocnit acum opt miliarde de ani și au aruncat gazele una din cealaltă.
Aceasta este cea mai recentă explicație pentru un mister cosmic care i-a făcut pe astronomi să își ridice semne de întrebare încă din 2018: două galaxii slabe care par să fie complet lipsite de materie întunecată. Noile observații sugerează că aceste galaxii ar putea face parte dintr-un șir de obiecte la fel de bizare - resturile de la ciocnirea galactică.
Studii detaliate acele două galaxii, numite DF2 și DF4, au dezvăluit anterior că ele sunt locuite de roiuri stelare ciudate și luminoase. Dar oamenii de știință s-au străduit să explice cum ar putea exista aceste galaxii, deoarece materia întunecată - care reprezintă mai mult de 80% din materia din univers - este considerată un ingredient esențial pentru construirea galaxiilor.
O nouă teorie a unei echipe conduse de Pieter van Dokkum de la Universitatea Yale sugerează că epava cosmică poate explica aceste ciudățenii spațiale, precum și alte caracteristici ale câmpului de resturi. "În timpul coliziunii, gazele sunt smulse și se transformă în acest mediu haotic fără materie întunecată care să le țină împreună", spune van Dokkum. "Și apoi, părți din acel nor mare de gaz neregulat se pot separa de restul norului de gaz și pot forma propriile lor mici galaxii".
Scenariul pe care van Dokkum și colegii săi îl întrevăd vor avea nevoie de confirmarea unor observații viitoare. Dar dacă este corect, este o modalitate elegantă de a explica cum a apărut un astfel de șir ciudat de galaxii. Și, așa cum a fost descris recent în revista Nature, această coliziune galactică ar putea chiar să-i ajute pe oamenii de știință să înțeleagă unele proprietăți fundamentale ale materiei întunecate însăși.
"Pentru mine, acest lucru sună ca un adevăr", spune van Dokkum. "Este o explicație foarte simplă care este singurul lucru care explică până acum această gamă largă de proprietăți - faptul că avem clustere globulare [de stele], două galaxii identice care nu au materie întunecată, această urmă ciudată pe care am găsit-o acum - totul se potrivește."
Materia invizibilă a universului
În mod normal, cea mai mare parte a greutății unei galaxii provine din materia întunecată. La sfârșitul anilor 1960, astronomul Vera Rubin a presupus acest lucru atunci când a dedus că ceva masiv și invizibil trebuie să împiedice stelele de la marginea galaxiei Andromeda să zboare în spațiu. Fără acest lipici gravitațional, acele stele s-ar pierde - la fel ca și stelele de la marginile mai multor alte galaxii în rotație.
La o jumătate de secol de la lucrările lui Rubin, astronomii încă nu au observat direct materia întunecată. Aceasta nu emite sau reflectă lumina. Nu interacționează în mod direct cu materia obișnuită, deși gravitația sa afectează modul în care se comportă obiectele observabile, cum ar fi stelele și galaxiile. Oamenii de știință cred, de asemenea, că materia întunecată este necesară pentru ca galaxiile să acumuleze suficient gaz pentru a începe să nască stele.
Dar în 2018, van Dokkum a observat o galaxie numită NGC1052-DF2, sau DF2 pe scurt, care părea să fie extrem de deficitară în materie întunecată. La aproximativ 72 de milioane de ani-lumină distanță, în apropierea unei galaxii eliptice mari, DF2 era în mare parte întunecată și difuză, presărată cu o serie neobișnuită de roiuri de stele masive extrem de strălucitoare. Atunci când van Dokkum și colegii săi au calculat masa galaxiei, și-au dat seama că DF2 conținea cel mult un strop de materie întunecată.
"Descoperirea inițială a fost într-adevăr surprinzătoare, inclusiv pentru noi - nu aveam nicio explicație pentru acel obiect", spune van Dokkum. "Și astfel am avut acest obiect pe care nu-l puteam explica, dar apoi am continuat să îl folosim, practic, pentru a face o mulțime de afirmații despre subiecte importante, și cred că această combinație a făcut ca mulți oameni să se ridice și să ia aminte, dar și să fie sceptici."
De atunci, van Dokkum și colegii săi au verificat multe dintre caracteristicile observate inițial în galaxie. "Am fost norocoși că am avut dreptate - nu trebuia să fie așa", spune van Dokkum, chicotind. Iar în 2019 au observat o altă galaxie din același grup, numită DF4, care este aproape identic de ciudată. Și ea este slabă și difuză, aparent lipsită de materie întunecată și punctată cu aglomerări bizare de stele.
"Aveți două galaxii care ambele sunt unice, prin ele însele. Nu există nicio altă galaxie în univers care să arate ca ele - cu excepția celeilalte", spune van Dokkum.
Un alt grup de astronomi a observat cel puțin o altă galaxie care pare a fi ciudat de săracă în materie întunecată, deși orientarea acestei galaxii o face mai greu de măsurat decât DF2 și DF4.
Dar adevărata întrebare este: cum s-au format aceste galaxii ciudate în primul rând?
Întoarcerea ceasului astronomic
În 2019 și 2020, van Dokkum și colegii săi au îndreptat Telescopul spațial Hubble spre DF2 și DF4. Ei și-au dat seama că DF2 era mult mai departe și că cele două galaxii se îndepărtau una de cealaltă. Asta înseamnă că, dacă ai derula mișcările acestor galaxii, ele ar converge în cele din urmă în același punct din spațiu: locul presupus al unei coliziuni străvechi, de mare viteză.
Atunci când cele două galaxii originale s-au ciocnit, fracțiunile lor de materie întunecată au continuat să se deplaseze în continuare, făcând zoom prin spațiu ca și cum nimic nu s-ar fi întâmplat. Dar tot gazul lor a ajuns într-o grămadă dezordonată, fierbinte și de înaltă presiune - exact tipul de mediu în care se pot forma grupuri mari și masive de stele precum cele din DF2 și DF4.
Simulările unor astfel de coliziuni sugerează că grămada inițială de gaz s-a spart în bucăți și s-a răspândit de-a lungul a miliarde de ani, lăsând o dâră de galaxii slabe, pufoase și ușoare ca o pană. Iar atunci când van Dokkum și colegii săi au aruncat o privire la o imagine de adâncime a grupului NGC 1052, au găsit până la 11 galaxii - inclusiv DF2 și DF4 - la rând.
"Am avut aceste observații derutante și, dintr-o dată, au făcut clic - și apoi am avut aceste predicții, cum ar fi că ar trebui să vedem mai multe galaxii de-a lungul acestei axe, și apoi le-am văzut", spune van Dokkum.
La capătul traseului se află două galaxii care, potrivit lui van Dokkum, ar putea fi rămășițele bogate în materie întunecată ale galaxiilor care s-au ciocnit inițial, dar confirmarea acestui lucru va fi o provocare, deoarece galaxiile sunt foarte slabe și greu de observat în detaliu.
Deslușirea indiciilor de pe cer
Chiar dacă rămân întrebări cu privire la această posibilă îngrămădire galactică, unii oameni de știință cred că este o explicație plauzibilă pentru modul în care s-au format și au crescut acele galaxii lipsite de materie întunecată.
"Este atractivă din câteva motive", spune Mike Boylan-Kolchin de la Universitatea Texas din Austin, care studiază materia întunecată și formarea galaxiilor. "Cel mai important este că explică mai multe aspecte ale sistemului simultan".
Dacă scenariul este corect, adaugă Boylan-Kolchin, acesta îi ajută pe astronomi să înțeleagă mai bine cât de "lipicioasă" este materia întunecată - dacă se ignoră pe sine așa cum ignoră materia obișnuită sau dacă există un grad de auto-interacțiune. Și, spune el, o consecință deosebit de plăcută a coliziunii galactice este că explică grupurile de stele ciudate din DF2 și DF4.
"Una dintre marile nedumeriri în aceste sisteme este că ele par să aibă aceste aglomerări de stele foarte excesiv de masive, și de ce ar trebui să fie așa?". spune Boylan-Kolchin. "Această coliziune galaxie-galaxie oferă într-adevăr mecanismul pentru a produce un set suplimentar de roiuri mai masive".
Alți astronomi, însă, nu sunt încă la fel de convinși
"Într-un fel, totul este începutul unui mare mister", spune Michelle Collins, de la Universitatea din Surrey, care studiază formarea galaxiilor. Ea spune că scenariul este extrem de speculativ în acest moment și nu știm dacă galaxiile progenitoare propuse conțineau suficientă masă pentru a produce ceea ce observă van Dokkum și colegii săi.
Cunoașterea distanțelor tuturor celor 11 galaxii care alcătuiesc presupusa dâră de resturi este, de asemenea, crucială pentru a testa dacă fac parte din același sistem sau dacă sunt aliniate în mod întâmplător într-un mod care le face să pară doar legate - la fel cum stelele aflate la distanțe extrem de diferite de Pământ pot părea apropiate în constelații.
"Pur și simplu nu există suficiente date pentru a exclude faptul că aceste galaxii nu sunt o constelație pe care o vedem", spune ea. "Este tentant să atribui un sens tiparelor".
Confirmarea teoriei coliziunii va necesita timp, dar van Dokkum spune că aceasta are predicții testabile. De exemplu, el este dornic să studieze roiurile stelare din DF4 și să le compare vârstele cu cele din DF2. Dacă aceste vârste se potrivesc, acest lucru ar sugera cu tărie că cele două galaxii au o poveste de origine comună.
De asemenea, el va îndrepta Hubble spre alți membri suspecți ai dârei de resturi pentru a vedea dacă au aceleași roiuri stelare ciudate, precum și pentru a le măsura mișcarea și distanțele pentru a determina dacă fac parte din aceeași structură.
Dacă el și echipa vor fi norocoși, ar putea chiar să examineze îndeaproape cele două galaxii slabe de la ambele capete ale traseului și să încerce să afle dacă acestea sunt rămășițe ale galaxiilor originale, dominate de materie întunecată. Dar acesta este un proiect care ar trebui să aștepte următoarea generație de telescoape terestre - sau Telescopul spațial James Webb al NASA.
"Ar fi extraordinar", spune van Dokkum. "Măsurarea acelor galaxii ar fi Sfântul Graal al acestui sistem".
Fiți la curent cu ultimele noutăți. Urmăriți StiriDiaspora și pe Google News
