Svi znaju da su galaksije ogromne zbirke zvijezda. Jedna galaksija može sadržavati stotine milijardi njih. Ali postoji vrsta galaksije koja nema zvijezde. To je tačno: nula zvjezdica.
Te se galaksije nazivaju Tamne galaksije, odnosno Galaksije tamne materije. A ne sastoje se od zvijezda, većinom se sastoje od Mračne materije. Teorija predviđa da bi moralo biti mnogo ovih patuljastih tamnih galaksija u halou oko „redovitih“ galaksija, ali pronaći ih je teško.
Sada, u novom radu koji će biti objavljen u Astrofizičkom časopisu, Yashar Hezaveh sa Sveučilišta Stanford u Kaliforniji, i njegov tim kolega najavljuju otkrivanje jednog takvog objekta. Tim je koristio napredne mogućnosti velikog milimetarskog niza Atacamas za ispitivanje Einsteinova prstena, nazvanog tako jer je Einsteinova teorija opće relativnosti predviđala taj fenomen mnogo prije nego što ga je netko promatrao.
Einsteinov prsten je onaj kada ogromna gravitacija bliskog objekta iskrivljuje svjetlost iz daleko udaljenijeg objekta. Djeluju poput leće u teleskopu ili čak u paru naočala. Masa čaše u leći usmjerava dolaznu svjetlost na način da se povećavaju udaljeni predmeti.
Einstein Prstenovi i gravitacijsko leće omogućuju astronomima proučavanje ekstremno udaljenih objekata, gledajući ih kroz gravitacijsku leću. Ali oni također dopuštaju astronomima da saznaju više o galaksiji koja djeluje kao leća, što se u ovom slučaju dogodilo.
Ako bi staklena leća imala sitne vodene mrlje, te bi mrlje dodale malu količinu izobličenja na slici. To se dogodilo u ovom slučaju, osim mikroskopskih kapljica vode na leći, izobličenja su uzrokovana malenim patuljastim galaksijama koja se sastoje od Mračne materije. „Te nevidljive predmete možemo pronaći na isti način na koji vidite kapljice kiše na prozoru. Znate da su tamo jer izobličuju sliku pozadinskih objekata ", objasnio je Hezaveh. Razlika je u tome što voda iskrivljuje svjetlost refrakcijom, dok materija iskrivljuje svjetlost gravitacijom.
Kako je ALMA postrojenje povećavalo svoju razlučivost, astronomi su proučavali različite astronomske objekte kako bi testirali njegove mogućnosti. Jedan od tih objekata bio je i SDP81, gravitaciona leća na gornjoj slici. Ispitajući udaljeniju galaksiju koju je SDP zakupio, otkrili su manja izobličenja u prstenu udaljene galaksije. Hezaveh i njegov tim zaključuju da ove izobličbe signaliziraju prisutnost patuljaste tamne galaksije.
Ali zašto je sve to važno? Jer postoji problem u Svemiru ili barem u našem razumijevanju toga; problem nestale mase.
Naše razumijevanje formiranja strukture Svemira prilično je čvrsto, barem u širim razmjerima. Predviđanja temeljena na ovom modelu slažu se s opažanjima kozmičke mikrovalne pozadine (CMB) i grupiranjem galaksija. Ali naše razumijevanje donekle propada kada je u pitanju struktura manjeg razmjera Svemira.
Jedan primjer našeg nerazumijevanja u ovom području je ono što je poznato kao problem nestalog satelita. Teorija predviđa da bi u oreolu tamne materije koja okružuje galaksije trebala postojati velika populacija takozvanih subhalo objekata. Ti se objekti mogu kretati od većih stvari poput Magellanovih oblaka do mnogo manjih objekata. U opažanjima Lokalne skupine postoji izražen deficit ovih predmeta, u iznosu od faktora 10, u usporedbi s teorijskim predviđanjima.
Budući da ih nismo pronašli, mora se dogoditi jedna od dvije stvari: ili smo bolji u njihovom pronalaženju, ili smo izmijenili našu teoriju. No, čini se da je prerano modificirati naše teorije o strukturi Svemira, jer nismo našli nešto što je, po svojoj prirodi, teško pronaći. Zbog toga je ova najava toliko važna.
Promatranje i identifikacija jedne od tih patuljastih tamnih galaksija trebala bi otvoriti vrata više. Kad se više pronađu, možemo početi graditi model njihove populacije i distribucije. Dakle, ako se u budućnosti nađe više ovih patuljastih tamnih galaksija, to će postupno potvrditi naše prekomjerno razumijevanje formiranja i strukture Svemira. I to će značiti da smo na pravom putu kada je u pitanju razumijevanje uloge Dark Mattera u Svemiru. Ako ih ne možemo pronaći, a onaj vezan za oreol SDP81 ispada da je anomalija, teoretski je to nazad na ploči za crtanje.
Bilo je potrebno puno konjskih snaga da bi se otkrio Patuljasti tamni Galaxy koji je vezan za SDP81. Einstein prstenovi poput SDP81 moraju imati ogromnu masu da bi izvršili gravitacijski efekt leće, dok su patuljaste tamne galaksije malene u usporedbi. To je klasični problem "igla u hrpi sijena", a Hezaveh i njegov tim trebali su ogromne računalne snage za analizu podataka iz ALMA.
ALMA, i metodologija koju su razvili Hezaveh i tim će nadamo se u budućnosti baciti više svjetla na patuljaste tamne galaksije. Tim smatra da ALMA ima veliki potencijal otkriti više ovih halo objekata, što bi zauzvrat trebalo poboljšati naše razumijevanje strukture Svemira. Kako kažu u zaključku rada, "... opažanja ALMA mogu značajno unaprijediti naše razumijevanje obilja podstrukture tamne materije."
