Joskus on vaikea kääriä päätäsi. Vaikka planeetta Maa saattaa tuntua paikallaan, se todella liikkuu keskimääräisellä nopeudella 29,78 km / s (107 200 km / h; 66600 mph). Ja vielä, planeetallamme ei ole mitään itse Auringossa, joka kulkee galaksiamme keskipisteellä nopeudella 220 km / s (792 000 km / h; 492 000 mph).
Mutta kuten maailmankaikkeuden kohdalla niin usein tapahtuu, asiat vain hämmentyvät entistä kauempana. Kansainvälisen tähtitieteilijäryhmän uuden tutkimuksen mukaan maailmankaikkeuden massiivisimmat "superspiraalit" galaksit pyörivät kaksi kertaa nopeammin kuin Linnunrata. Syy, he väittävät, ovat tummojen aineiden massiivisia pilviä (tai haloja), jotka ympäröivät näitä galakseja.
Tutkimus, joka ilmestyi äskettäin Astrofysikaaliset lehdenkirjeet, suorittivat tähtitieteilijät Space Telescope Science Institute (STSI), Kapkaupungin yliopistosta, New Jerseyn yliopistosta, Swinburnen teknillisesta yliopistosta, Länsi-Kapin yliopistosta ja Kalifornian teknillisestä instituutista.
Superspiraalit galaksit ovat suhteellisen uusi ilmiö tähtitieteilijöille, ja ne on löydetty vasta Sloan Digital Sky Survey (SDSS) ja NASA / IPAC Extragalactic Database (NED) -tietojen perusteella. Tähän mennessä tiedetään vain noin 100, mutta se, mitä olemme havainneet näistä harvoista, osoittavat, että nämä esineet ovat vain poikkeuksellisia.
Sen lisäksi, että ne ovat paljon suurempia kuin Linnunrata, ne ovat myös kirkkaampia ja sisältävät paljon enemmän tähtiä. Suurin mitta on halkaisijaltaan noin 450 000 valovuotta (verrattuna Linnunrataan, joka kattaa arviolta 100 000 valovuotta) ja se on noin 20 kertaa yhtä massiivinen. Ja STSI: n tutkijoiden johtaman tutkimuksen perusteella myös heidän näyttää olevan kiertävän paljon nopeammin.
Tutkimuksensa vuoksi ryhmä luotti eteläisen Afrikan suuren teleskoopin (SALT) kanssa kerättyihin uusiin tietoihin 23 tunnetun massiivisen kierregalaksin kiertokäyrien mittaamiseksi. Lisäinformaatiota tuotti 5-metrinen Hale-kaukoputki Palomarin observatoriossa, kun taas NASA: n laaja-alainen infrapunamittarin (WISE) tehtävä tarjosi elintärkeää tietoa galaksien massoista ja tähtiä muodostuvista nopeuksista.
Kuten Tom Jarrett Etelä-Afrikan Kapkaupungin yliopistosta sanoi tutkimuksesta:
"Tämä työ kuvaa kauniisti galaksien optisten ja infrapunahavaintojen välistä voimakasta synergiaa, paljastaen tähtien liikkeet SDSS- ja SALT-spektroskopian avulla ja muita tähtien ominaisuuksia - etenkin isäntägalaktien tähtimassan tai" selkärangan "- WISE-keski-infrapunakuvantamisen avulla .”
He löysivät, että nämä galaksit pyörivät paljon nopeammin kuin Linnunrata, ja suurin pyörii nopeudella jopa 570 km / s (350 mps) - melkein kolme kertaa niin nopeasti. Lisäksi joukkue havaitsi, että superspiraalien pyörimisnopeus ylitti huomattavasti niiden muodostamien tähtijen, kaasun ja pölyn massan. Tämä on yhdenmukaista sen kanssa, mitä tutkijat ovat havainneet vuosikymmenien ajan, mikä viittaa siihen, että tumma aine on vastuussa.
”Superspiraalit ovat äärimmäisiä monilla mittareilla. He rikkovat pyörimisnopeuden ennätyksiä ”, kertoi STSI: n tutkija ja tutkimuksen pääkirjailija Patrick Ogle. "Näyttää siltä, että galaksin spin on asetettu sen tumman aineen halogeenin massasta. Tämä on ensimmäinen kerta, kun olemme löytäneet spiraaligalakseja, jotka ovat niin suuria kuin voivat koskaan saada."
Pohjimmiltaan Ogle ja hänen kollegansa päättelivät, että superspiraalit ympäröivät keskimääräistä suurempia pimeän aineen haloja. Itse asiassa Ogle ja hänen tiiminsä päättivät, että massiivisin halo vastasi noin 40 biljoonaa aurinkomassoa. Tähtitieteilijät yleensä odottavat löytävänsä tämän paljon tummaa ainetta galaksiryhmän ympäriltä, ei yhdestä.
Tämä tutkimus on uusi todiste vaihtoehtoisista painovoimateorioista, jotka yrittävät sulkea pois tumman aineen esiintymisen. Suosittu esimerkki tunnetaan nimellä Modified Newtonian Dynamics (MOND), joka ehdottaa, että kosmoksen massiivisimmissa rakenteissa (galakseissa ja galaksiklusterissa) painovoima on hiukan voimakkaampi kuin Newton tai Einstein voisi ennustaa.
MOND ei kuitenkaan voi ottaa huomioon superspiraalien havaittuja pyörimisnopeuksia, mikä viittaa siihen, että ei-Newtonin dynamiikkaa ei tarvita. Toinen ote näistä havainnoista oli se, että superspiraalit sisältävät paljon vähemmän tähtiä kuin olisi odotettavissa, kun otetaan huomioon niitä ympäröivät massiiviset tumman aineen halot. Tämä viittaa siihen, että runsaasti tummaa ainetta voi todella estää tähtien muodostumista galakseissa.
Tutkimusryhmä ehdottaa kahta mahdollisuutta miksi näin on. Yhtäältä voi olla, että kaikki ylimääräinen kaasu, joka vedetään galaksiin, kuumenee nopeasti kiertämällä siihen pisteeseen, että jäähtyminen ja kohoaminen (ja siten gravitaation romahtaminen) ovat vähemmän todennäköisiä. Toisaalta on mahdollista, että galaksin nopea spin häiritsee kaasupilviä, mikä vaikeuttaa niiden yhdistymistä ja romahtamista.
Tästä huolimatta havaitut superspiraalit pystyvät silti kokea tähtien muodostumisen - nopeudella noin 30 aurinkoista massaa vuodessa (tai 30 kertaa Linnunradan tahtiin verrattuna). Tulevaisuuteen katsottuna Ogle ja hänen tiiminsä toivovat suorittavansa lisää havaintoja toivoen oppivansa enemmän kaasun ja tähteiden liikkeestä superkierteiden levyillä.
Näitä ja muita superspiraaleihin liittyviä kysymyksiä käsitellään todennäköisesti seuraavan sukupolven instrumenteilla, kuten James Webbin avaruusteleskooppi (JWST) ja Wide-Field Infrared Space Telescope (WFIRST). Käyttöönotonsa jälkeen nämä kaukoputket pystyvät tutkimaan enemmän superkierteitä vielä suuremmilla etäisyyksillä, mikä vastaavasti on aikaisemmassa vaiheessa
