O galaxie aproape invizibilă provoacă paradigma materiei întunecate

Descoperirea lui Nobi, o galaxie pitică slabă și extinsă, provoacă modelele astrofizice existente. Proprietățile sale unice pot oferi noi perspective asupra universului și a naturii materiei întunecate. (Conceptul artistului.) Credit: SciTechDaily.com

Un grup de astrofizicieni condus de Mireia Montes, cercetător la Institutul de Astrofizică din Insulele Canare (IAC), a descoperit cea mai mare și mai răspândită galaxie înregistrată până în prezent. Studiul a fost publicat în jurnal Astronomie și astrofizicăAu fost utilizate date obținute de Gran Telescopio Canarias (GTC) și de Green Bank Radio Telescope (GBT).

Nube este o galaxie pitică aproape invizibilă descoperită de o echipă internațională de cercetare condusă de Institutul de Astrofizică din Insulele Canare (IAC) în colaborare cu Universitatea din La Laguna (ULL) și alte instituții.

Numele a fost sugerat de fiica în vârstă de 5 ani a unuia dintre cercetătorii grupului și se datorează aspectului răspândit al corpului. Luminozitatea suprafeței sale este atât de slabă încât a trecut neobservată în diferitele cercetări anterioare ale acestei părți a cerului, ca și cum ar fi o fantomă. Acest lucru se datorează faptului că stelele sale sunt atât de răspândite încât „Nube” (în spaniolă pentru „nor”) era aproape nedetectabil.

Această galaxie recent descoperită are un set de proprietăți specifice care o deosebesc de obiectele cunoscute anterior. Echipa de cercetare estimează că Nobi este o galaxie pitică de zece ori mai slabă decât altele de acest tip, dar și de zece ori mai masivă decât alte obiecte care conțin un număr similar de stele. Pentru a arăta ce înseamnă asta pentru oricine cunoaște puțin astronomie, această galaxie are aproximativ o treime din dimensiunea galaxiei. calea lacteeDar masa sa este similară cu cea a Micului Nor Magellanic.

O imagine a galaxiei Nubia prin diferite telescoape. Credit: SDSS/GTC/IAC

„Cu cunoștințele noastre actuale, nu înțelegem cum ar putea exista o galaxie cu proprietăți atât de extreme”, explică Mireya Montes, primul autor al articolului, cercetător la IAC și ULL.

De câțiva ani, Ignacio Trujillo, al doilea autor al articolului, efectuează analize, pe baza imaginilor SDSS (Sondaj Sloan Digital Sky), o dungă specifică a cerului, în cadrul proiectului Legado del IAC Stripe 82. Într-una dintre analizele datelor, ei au observat o pată slabă care părea suficient de interesantă pentru a pune bazele unui proiect de cercetare.

Următorul pas a fost utilizarea imaginilor multicolore, foarte profunde de la Gran Telescopio Canarias (GTC), pentru a confirma că acest patch din scanare nu a fost un fel de eroare, ci un obiect foarte răspândit. Din cauza slăbiciunii sale, este dificil să se determine distanța exactă a lui Nobby. Folosind o observație obținută cu Telescopul Green Bank (GBT), în Statele Unite, cercetătorii au estimat distanța lui Nobi la 300 de milioane de ani lumină, în ciuda observațiilor viitoare folosind radiotelescopul Very Large Array (VLA) și telescopul optic William Herschel. (WHT) de la Observatorul Roque de los Muchachos, La Palma, ar trebui să îi ajute să arate dacă această distanță este corectă. „Dacă galaxia se va dovedi a fi mai aproape, va fi totuși un obiect foarte ciudat și va reprezenta provocări majore pentru astrofizică”, comentează Ignacio Trujillo.

Există o altă provocare pentru modelul actual al materiei întunecate?

Regula generală este că galaxiile au o densitate mult mai mare de stele în regiunile lor interioare și că această densitate scade rapid odată cu creșterea distanței de la centru. Cu toate acestea, Montes spune că în Nobi, „densitatea stelelor variază foarte puțin pe întregul obiect, motiv pentru care este atât de slab și nu am putut observa bine până când nu am obținut imaginile foarte profunde de la GTC”. „

Galaxia Nubiei. Această cifră este o combinație între o fotografie color și o fotografie alb-negru, pentru selecția fundalului. Credit: GTC/Mireya Montes

Începătorii i-a derutat pe astronomi. La prima vedereEchipa explică că nu există nicio interacțiune sau alt indiciu al proprietăților sale ciudate. Simulările cosmologice nu pot reproduce proprietățile sale „extreme”, chiar și pe baza diferitelor scenarii. „Am rămas fără o explicație viabilă în cadrul modelului cosmologic acceptat în prezent, care este modelul de materie întunecată rece”, explică Montes.

Modelul de materie întunecată rece poate reproduce structuri la scară mare din univers, dar există scenarii la scară mică, precum cel al lui Nobby, pentru care nu poate oferi un răspuns bun. Am arătat cum diverse modele teoretice nu o pot reproduce, făcându-l unul dintre cele mai extreme cazuri cunoscute până în prezent. „Este posibil ca, cu această galaxie și cu galaxii similare pe care le putem găsi, să putem găsi dovezi suplimentare care să deschidă o nouă fereastră pentru înțelegerea universului”, comentează Montes.

„O posibilitate atractivă este că proprietățile neobișnuite ale lui Nube ne arată că particulele care alcătuiesc materia întunecată au o masă foarte mică”, spune Ignacio Trujillo. Dacă da, proprietățile neobișnuite ale acestei galaxii ar servi drept dovezi ale proprietăților fizicii cuantice, dar la scară galactică. El conchide: „Dacă această ipoteză va fi confirmată, va fi una dintre cele mai frumoase manifestări ale naturii, unind lumea celor mai mici cu lumea celor mai mari.”

Referință: „A dark galaxy roughly the mass of the Small Magellanic Cloud” de Mireya Montes, Ignacio Trujillo, Ananthan Karunakaran, Raul Infante-Saenz, Christine Speeks, Giulia Giulini, Michael Beasley, Maria Ciprian, Nocchia Ciampa, Mauro D'Onofrio, Lee Kelvin și Javier Roman, 9 ianuarie 2024, Astronomie și astrofizică.
doi: 10.1051/0004-6361/202347667