Nakon što su otkrića galaksija DF2 i DF4 uzdrmala naučni svet, tim astronoma sa Jejl univerziteta upravo je potvrdio postojanje trećeg člana ovog nemogućeg kluba: galaksija DF9. Ovo nije samo još jedna anomalija u katalogu, već ključni dokaz u kriminalističkoj istrazi porekla same strukture svemira.
Decenijama je moderna astrofizika počivala na jednom nepokolebljivom temelju: tamna materija je nevidljivi lepak univerzuma. Prema Standardnom kosmološkom modelu, svaka galaksija se rađa unutar ogromnog haloa tamne materije čija gravitacija služi kao kolevka za gas i zvezde. Zapravo, kod patuljastih galaksija ovo pravilo je obično ekstremno — one često sadrže i do sto puta više nevidljive mase nego obične, svetleće materije. Ali, šta se dešava kada taj lepak nestane? Šta ako se pronađe galaksija koja je, uprkos svim zakonima koje poznajemo, potpuno gola? Nakon što su otkrića galaksija DF2 i DF4 uzdrmala naučni svet, tim astronoma sa Jejl univerziteta upravo je potvrdio postojanje trećeg člana ovog nemogućeg kluba: galaksija DF9. Ovo nije samo još jedna anomalija u katalogu, već ključni dokaz u kriminalističkoj istrazi porekla same strukture svemira.
Na udaljenosti od oko 20,6 megaparseka galaksija DF9 (NGC 1052-DF9) na prvi pogled deluje kao bleda, difuzna mrlja. Međutim, precizna merenja otkrila su zapanjujuću stvarnost. Dok bi tipična galaksija ove veličine morala imati ukupnu masu preko 10 milijardi Sunaca da bi se objasnila njena struktura, ova ima stelarnu masu od svega 140 miliona masa Sunca. Šokantno je to što se ovaj broj gotovo u potpunost poklapa s masom zvezda koje vidimo. Koristeći naprednu spektroskopiju, izmereno je da je disperzija brzine zvezda unutar galaksije neverovatno niska. Drugim rečima, u galaksiji praktično nema mesta za nevidljivu masu.
„Gotovo svakom galaksijom u univerzumu dominira tamna materija. Ali DF2, DF4, a sada i DF9, predstavljaju izuzetne izuzetke”, ističe Majkl Kejm, istraživač sa Jejla i vodeći autor studije. „Ovi nalazi pružaju najjasnije dokaze do sada da su ove galaksije formirane zajedno u nasilnom događaju koji je odvojio običnu materiju od tamne materije.” Ono što DF9 čini naučnim pištoljem koji se dimi dokazom jeste lokacija. Ona nije usamljena pojava, već deo fascinantnog linearnog traga od desetak galaksija u polju NGC 1052. Otkrivem je, naime, fenomen koji se naziva kinematička povezanost: radijalne brzine ovih galaksija povećavaju se linearno duž njihovog položaja na tom tragu. Taj precizni kosmički potpis ukazuje na to da DF2, DF4 i DF9 nisu nastale nezavisno: delovi su istog lanca, zamrznuti snimak događaja koji se dogodio pre više milijardi godina.
Kako galaksija uopšte može ostati bez svojeg tamnog haloa? Odgovor nudi pretpostavka metak-patuljak (bullet dwarf) bullet sudara. Scenario u kojem se dve patuljaste galaksije sudaraju ekstremnom brzinom. Proces se odvija u tri ključna koraka:
- Sudar ekstremnom brzinom: Dve galaksije prolaze jedna kroz drugu brzinom od nekoliko stotina kilometara u sekundi.
- Veliko razdvajanje: Obična materija (gas) trpi ogroman pritisak i trenje, što je usporava i zaglavljuje na mestu sudara. Tamna materija je, s druge strane, bez trenja i prosto proleti dalje, nastavljajući svoj put neometano.
- Rađanje golih zvezda: Iz tog zaostalog, čistog gasa koji je ostao bez tamnog sidra, počinju da se formiraju nove zvezde. Rezultat su galaksije poput DF9, sačinjene isključivo od obične materije koja je ostala iz originalnog gravitacionog doma.
Rečeno otkriće ima duboki značaj za samu osnovu fizike. Decenijama su pristalice alternativnih teorija gravitacije (poput MOND) tvrdile da tamna materija ne postoji, da je iluzija nastala zbog nerazumevanja zakona gravitacije na velikim distancama. Međutim, argument univerzalne frakcije bariona (Universal Baryion Fraction) ovde stavlja tačku na raspravu. Da bi DF9 uopšte imala tamnu materiju, morala bi nastati sa količinom gasa koja je fizički nemoguća u Standardnom modelu – više gasa nego što ceo univerzum dozvoljava po jedinici mase. Jedino logično objašnjenje jeste da je tamna materija fizička supstanca koja se može odvojiti i pomeriti. „Nalaz pruža ubedljive dokaze da se tamna materija ponaša kao fizička supstanca, a ne kao efekat alternativne teorije gravitacije, posebno na skali patuljastih galaksija gde se o tim teorijama najviše debatuje”, kaže Piter van Dokum, profesor na Jejlu.
Dokazati odsustvo nečega zahteva hiruršku preciznost. Astronomski tim je koristio istrument (Keck Cosmica Web Imager (KCWI) na Havajima, koji doslovno secira svetlost. On je analizirao spektralne linije, specifično tražeći takozvani kalcijumski triplet. Zahvaljujući njegovoj moći, izmereno je kretanje zvezda sa preciznošću koja je ranije bila skoro nemoguća za ovako bleda nebeska tela. Gde je nestala tamna materija?
Otkriće potvrđuje da se nije deslila greška u podacima, već novi put u evoluciji galaksija. Trag u polju pokazuje da su DF2, DF4 i DF9 tek početak. Sledeći cilj je potraga za iščezlim „duhovima” ovog sudara – preostalim gasom i, što je uzbudljivije, odbačenom tamnom materijom. Dok se nastavlja mapiranje pomenutog kosmičkog lančića, ostaje provokativno pitanje: Ako su pronađene galaksije bez tamne materije nakon sudara, gde se onda kriju njeni ogoljeni haloi bez zvezda koji su projurili dalje? Odgovor bi mogao biti poslednji delić slagalice u razumevanju najmisterioznije komponente našeg svemira.
(Astronomski magazin)
