Kaikki tietävät, että galaksit ovat valtavia tähtikokoelmia. Yksi galaksi voi sisältää satoja miljardeja niistä. Mutta on eräänlainen galaksi, jolla ei ole tähtiä. Se on totta: nolla tähteä.
Näitä galakseja kutsutaan tummiksi galakseiksi tai tummien aineiden galakseiksi. Ja sen sijaan, että ne koostuisivat tähtiä, ne koostuvat pääosin Dark Matterista. Teorian mukaan näiden kääpiöpimeäisten galaksien tulisi olla monissa halogeeissa 'normaalien' galaksien ympärillä, mutta niiden löytäminen on ollut vaikeaa.
Nyt uudessa Astrophysical Journal -lehdessä julkaistavassa artikkelissa Yashar Hezaveh Stanfordin yliopistossa Kaliforniassa ja hänen kollegansa joukkue ilmoittavat löytävänsä yhden tällaisen esineen. Ryhmä käytti Atacamasin suuren millimetriryhmän parannettuja ominaisuuksia tutkiakseen Einsteinin rengasta, joka nimettiin siksi, että Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian ennustettiin ilmiötä kauan ennen sen havaitsemista.
Einsteinin rengas on silloin, kun läheisen esineen massiivinen painovoima vääristää valoa paljon kauempana olevasta esineestä. Ne toimivat paljon kuin kaukoputken linssi tai jopa silmälasit. Linssissä oleva lasin massa ohjaa tulevaa valoa siten, että kaukana olevat kohteet suurenevat.
Einsteinin renkaat ja painovoimalinssi antavat tähtitieteilijöille mahdollisuuden tutkia erittäin kaukana olevia esineitä katsomalla niitä painovoiman linssin läpi. Mutta ne antavat myös tähtitieteilijöiden oppia lisää linssinä toimivasta galaksista, mitä tässä tapauksessa tapahtui.
Jos lasilinssissä olisi pieniä vesipisteitä, ne täyttäisivät pienen määrän vääristymiä kuvaan. Näin tapahtui tässä tapauksessa, paitsi linssin mikroskooppisten vesipisaroiden sijaan, vääristymät aiheuttivat pienistä kääpiögalaksioista, jotka koostuivat Dark Matterista. ”Löydämme nämä näkymättömät esineet samalla tavalla kuin näet sadepisarat ikkunassa. Tiedät, että he ovat siellä, koska ne vääristävät taustakohteiden kuvaa ”, Hezaveh selitti. Ero on siinä, että vesi vääristää valoa taittumisen avulla, kun taas aine vääristää valoa painovoiman avulla.
Kun ALMA-yksikkö lisäsi tarkkuuttaan, tähtitieteilijät tutkivat erilaisia tähtitieteellisiä esineitä testatakseen sen kykyjä. Yksi näistä esineistä oli SDP81, yllä olevan kuvan painovoimalinssi. Tutkiessaan SDP81: n objektiivin kauempana olevaa galaksia, he löysivät pienempiä vääristymiä etäisen galaksin renkaasta. Hezaveh ja hänen tiiminsä päättelevät, että nämä vääristymät merkitsevät kääpiöpimeän galaksin läsnäoloa.
Mutta miksi tällä kaikella on merkitystä? Koska universumissa tai ainakin ymmärryksessämme siitä on ongelma; puuttuvan massan ongelma.
Ymmärrysmme maailmankaikkeuden rakenteen muodostumisesta on melko vankkaa, ainakin laajemmassa mittakaavassa. Tähän malliin perustuvat ennusteet ovat yhtä mieltä kosmisen mikroaaltotaustan (CMB) ja galaktien ryhmittelyn havainnoista. Mutta ymmärryksemme hajoaa jonkin verran, kun kyse on maailmankaikkeuden pienimuotoisemmasta rakenteesta.
Yksi esimerkki ymmärryksen puutteesta tällä alalla on ns. Puuttuvan satelliitin ongelma. Teoria ennustaa, että galakseja ympäröivän pimeän aineen halogeenissä pitäisi olla suuri joukko ns. Sub-halo-esineitä. Nämä esineet voivat vaihdella niin suurista asioista kuin Magellanic Clouds aina paljon pienempiin kohteisiin. Paikallisen ryhmän havainnoissa näillä esineillä on selvä alijäämä kerrointa 10 verrattuna teoreettisiin ennusteisiin.
Koska emme ole löytäneet niitä, täytyy tapahtua yksi kahdesta asiasta: joko löydämme paremmin löytää niitä tai muokamme teoriaamme. Mutta näyttää siltä, että on liian aikaista muuttaa teorioita maailmankaikkeuden rakenteesta, koska emme ole löytäneet jotain, jota luonteeltaan on vaikea löytää. Siksi tämä ilmoitus on niin tärkeä.
Yhden näiden kääpiöpimeäisten galaksien havaitsemisen ja tunnistamisen pitäisi avata ovi muille. Kun jälleen löydetään, voimme alkaa rakentaa mallia heidän väestöstään ja jakaumastaan. Joten jos tulevaisuudessa löytyy lisää näistä kääpiöpimeäisistä galakseista, se vahvistaa vähitellen ymmärrettävää ymmärrystämme maailmankaikkeuden muodostumisesta ja rakenteesta. Ja se tarkoittaa, että olemme oikealla tiellä, kun on tarkoitus ymmärtää Dark Matterin roolia maailmankaikkeudessa. Jos emme löydä niitä, ja SDP81: n halogeeniin sidottu osoittautuu poikkeavuudeksi, niin se on teoriassa takaisin piirustuslaudalle.
SDP81: een sitoutuneen kääpiön tumman galaksin havaitseminen kesti paljon hevosvoimaa. SDP81: n kaltaisilla Einstein-renkailla on oltava valtava massa, jotta ne käyttävät painovoimaobjektiivista vaikutusta, kun taas kääpiöpimeäiset galaksit ovat pieniä verrattuna. Se on klassinen 'neula heinäsuovasta' -ongelma, ja Hezaveh ja hänen tiiminsä tarvitsivat massiivista laskentatehoa ALMA: n tietojen analysoimiseksi.
ALMA, sekä Hezavehin ja joukkueen kehittämä metodologia toivottavasti valaisevat tulevaisuudessa enemmän kääpiöpimeäisiä galakseja. Ryhmän mielestä ALMA: lla on suuri potentiaali löytää lisää näistä halo-objekteista, minkä pitäisi puolestaan parantaa ymmärrystämme maailmankaikkeuden rakenteesta. Kuten he sanovat paperinsa lopussa, "... ALMA-havainnoilla on potentiaalia parantaa merkittävästi ymmärrystämme tumman aineen alirakenteen runsaudesta".
