Uusi tutkimus NASA: n Spitzer-avaruusoteleskoopista viittaa siihen, että galaksit muodostuvat pimeän aineen paikoista. Tämä uusi Spitzer-tutkimus havaitsi, että kaukaisia galakseja ympäröivän tumman aineen määrä on yllättävän tasainen.
Aloita paljon ja paljon tummaa ainetta, sekoita sitten kaasu. Anna seoksen istua hetken, ja galaksin tulisi nousta ylös taikinasta.
Tätä yksinkertaista galaksien leipomomenetelmää ei voida suorittaa kotona, mutta se kuvastaa sitä, mitä tähtitieteilijät oppivat galaksien muodostumisesta. Kuten leivän leipominen hiivan kanssa, galaksin kasvua varten tarvitaan maailmankaikkeuden salaperäinen aine, nimeltään tumma aine.
NASA: n Spitzer-avaruusteleskoopin uusi tutkimus tarkentaa, mitä tiedetään tästä galaksien olennaisesta aineosasta. Se viittaa siihen, että tumman aineen lisäksi ei ole välttämätöntä, vaan materiaalin on oltava vähimmäismäärä, ennen kuin galaksi voi muodostua. Mikä tahansa vähemmän, se ei tarkoittaisi galaksia - epäonnistuneen leivän kosmista vastinetta.
"Galaksit syntyvät valtavien tumman aineen joukkojen sisällä", sanoi tohtori Duncan Farrah Cornellin yliopistosta, Ithaca, New York. "Olemme havainneet, että nämä möhkät näyttävät olevan huomattavan yhdenmukaisia galakseista galakseihin." Farrah on johtava kirjoittaja paperille, joka kuvaa tätä ja muita havaintoja viimeaikaisessa Astrophysical Journal Letters -numerossa.
Kuten nimensä osoittavat, tumma aine ei säteile valoa, joten mikään tavanomainen kaukoputki ei näe sitä. Ns. Normaali aine, joka sisältää kasveja ja ihmisiä sekä kaikenlaisia avaruusobjekteja, antaa sähkömagneettista säteilyä tai valoa. Universumissa on noin viisi kertaa enemmän tummaa ainetta kuin normaaliainesta.
Silti tummalla aineella on massa, mikä tarkoittaa, että se voi käyttää gravitaatiohinaajia normaalissa aineessa.
"Pimeällä aineella on painovoima, joten se vetää enemmän ja enemmän tummaa ainetta" normaalin "kaasun lisäksi", sanoi kirjoittaja Jason Surace NASA: n Spitzer-tiedekeskuksesta Kalifornian teknillisestä instituutista Pasadenaan. "Tiedämme, että kaasu tiivistyy lopulta tähtiä, jotka muodostavat galakseja, mutta Spitzerin tutkimus osoittaa, että näin ei tapahdu ennen kuin pimeä aine on saavuttanut kriittisen massan."
Farrah ja hänen kollegansa käyttivät Spitzerin laaja-alaisen infrapunavälitteisen extragalaktisen tutkimuksen tietoja tutkiakseen satoja kaukaisia kohteita, nimeltään ultrakevyitä infrapunagalakseja, jotka sijaitsevat miljardien valovuosien päässä. Nämä nuoret galaksit ovat uskomattoman kirkkaita ja täynnä paljon pölyistä tähtiä muodostavaa toimintaa.
Aluksi tutkijat pyrkivät ymmärtämään paremmin, kuinka nuoret galaksit ja tumma aine kehittyvät ja aggregoituvat yhdessä kypsien galaksien jättiläisklustereihin, jotka hallitsevat nykypäivän maailmankaikkeuttamme. "Saatat ajatella, että galaksit jakautuvat vain satunnaisesti taivaan yli, kuten heittämällä kourallinen hiekkaa lattialle", Farrah sanoi. "Mutta ne eivät ole, ja syy voi olla, että tumma aine tarttuu nuorten galaksien ympärille houkuttelemalla toisiaan kuin liimaa."
Määrittämällä kuinka tiukasti ultra ultravioletut infrapunagalaksit olivat alkaneet niputtaa yhteen, Farrah ja hänen kollegansa pystyivät epäsuorasti mittaamaan, kuinka paljon tummaa ainetta ”liimaa” oli läsnä. Mitä tiukempi ryhmittely, sitä enemmän tummaa ainetta oli. He tekivät tämän laskelman kahdelle galaksierälle vaihtelevalla etäisyydellä maasta.
Silloin he huomasivat jotain outoa. Jokaisessa tutkitussa galaksissa, riippumatta siitä kuinka kaukana, ympärillä näytti olevan ympäröivän pimeän aineen kohoumia, jotka olivat suunnilleen samankokoisia, mikä vastaa 10 biljoonaa aurinkomassoa. Koska tähtitieteilijät eivät löytäneet galakseja yhdistettynä alle 10 biljoonaan aurinkomassamäärään tummaa ainetta, heidän mielestään tämän määrän on oltava vähimmäisvaatimus ultraäänivalotettavan infrapunagalaksin muodostukseen.
"Nämä tumman aineen kohoumat voivat olla kuin siemenet, jotka synnyttävät nämä kaukaiset galaksit", sanoi Surace. "Samankaltaiset galaksit läheisessä maailmankaikkeudessa muodostuvat täysin eri tavalla, joten se, mitä opimme, koskee erilaista aikakautta maailmankaikkeudessa, kaukainen taaksepäin kosmissa ajassa."
Tähtitieteellisessä kysymyksessä on jatkuvasti kysymys siitä, syntyykö muun tyyppisiä galakseja myös vastaavilla tavoilla. Aikaisemmat tutkimukset erittäin energisista galakseista, joita kutsutaan kvasareiksi, ovat viitanneet siihen, että nämä esineet vaativat myös minimimäärän tummaa ainetta kasvaakseen. Vain siinä tapauksessa galaksien ”taikinan” alkaminen ei ollut aivan niin tiheää, noin neljästä viiteen biljoonaan aurinkoa.
Näyttää siltä, että tähtitieteilijöiden on odotettava hiukan pidempään, ennen kuin maailmankaikkeus luopuu parhaiten hoidetuista perheresepteistään.
Alkuperäinen lähde: NASA: n lehdistötiedote
