Nauka dla Społeczeństwa

28.03.2024
PL EN
21.03.2017 aktualizacja 21.03.2017

Astronomowie zbadali różnice pomiędzy ciemną materią dawniej - a teraz

We wczesnym Wszechświecie ciemna materia miała mniejszy wpływ na galaktyki, niż obecnie. Taki zaskakujący wynik uzyskano na podstawie obserwacji teleskopem VLT należącym do Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO). Wyniki badań opublikowano w „Nature”.

Zwykła materia - czyli świecące gwiazdy, gaz, pył - to tylko część zawartości Wszechświata. Oprócz niej w kosmosie istnieje jeszcze tajemnicza materia, która nie świeci, a o której istnieniu wnioskujemy jedynie na podstawie efektów grawitacyjnych, jakie wywiera na zwykła materię. Ten tajemniczy składnik Wszechświata zwany jest ciemną materią.

Jednym z podstawowych argumentów za istnieniem ciemnej materii są wyniki badań rotacji galaktyk. Astronomowie zauważyli już kilkadziesiąt lat temu, że jest coś nie tak z tempem obrotu galaktyk spiralnych. W galaktyce w centrum znajduje się znaczna koncentracja gwiazd i innej jasnej materii, a gęstość spada wraz z odległością od centrum. W związku z tym rzadsze obszary na zewnątrz powinny obracać się wolniej, niż gęste rejony w centrum, a tak nie jest. Wszystkie części galaktyki rotują mniej więcej z podobną prędkością (mają „płaskie krzywe rotacji”), co sugeruje istnienie dużych ilości niewidocznej materii w halo otaczającym galaktykę.

Międzynarodowy zespół badawczy, którym kierował Reinhard Genzel z Instytutu Maxa Plancka ds. Fizyki Pozaziemskiej w Garching (Niemcy), postanowił zbadać rotację sześciu masywnych galaktyk gwiazdotwórczych znajdujących się daleko, w odległości takiej, że światło od nich potrzebuje 10 miliardów lat, aby dotrzeć do nas. 10 miliardów lat temu panował szczytowy okres formowania się galaktyk.

Badacze uzyskali nieoczekiwany wynik: okazało się, że w tych odległych galaktykach prędkości rotacji nie są stałe, a maleją wraz z odległością od środka galaktyki. Kontrastuje to z sytuacją obserwowaną w bliskich galaktykach (czyli we współczesnym stadium ewolucji Wszechświecie).

"Prawdopodobnie są ku temu dwa powody. Po pierwsze, większość tych wczesnych masywnych galaktyk jet silnie zdominowana przez zwykłą materię, z ciemną materią odgrywającą znacznie mniejszą rolę niż w Lokalnym Wszechświecie. Po drugie, wczesne dyski były znacznie bardziej turbulentne niż galaktyki spiralne, które widzimy w naszym kosmicznym sąsiedztwie" - tłumaczy Reinhard Genzel.

Co więcej, okazuje się, że efekt jest bardziej znaczący, im dalej w czasie patrzymy. Być może od trzech do czterech miliardów lat po Wielkim Wybuchu gaz był już wystarczająco skondensowany w płaskich, rotujących dyskach galaktyk, a ciemna materia mogła być wtedy jeszcze mocno rozproszona, i minęły kolejne miliardy lat, zanim się skupiła i zaczęła wywierać dominujący efekt grawitacyjny.

W zespole badawczym znajdziemy nazwisko o polskim brzmieniu. Emily Wisnioski, pracująca obecnie w Niemczech w Instytucie Maxa Plancka ds. Fizyki Pozaziemskiej w Garching, jest Amerykanką, której dziadek ze strony ojca, Stanley W. Wisnioski, wyemigrował w 1909 roku z Polski (z Sanoka) do Stanów Zjednoczonych, gdzie zmienił pisownię nazwiska właśnie na Wisnioski. Dziadek walczył w obu wojnach światowych i uzyskał stopień pułkownika.

Emily Wisnioski odegrała aktywną rolę w opisywanych badaniach rotacji odległych galaktyk. Analizowała dane jako kluczowy członek zespołu wykonującego przegląd nieba o nazwie KMOS3D, który dostarczył znaczą część danych.

„Wyniki są bardzo ciekawe, ponieważ jest to nowatorskie podejście do mierzenia ciemnej materii we wczesnym Wszechświecie. Dane pokazują coś innego niż widzimy w naszej lokalnej części Wszechświata, ciemna materia odgrywała mniejszą rolę w młodych dyskach galaktyk" - powiedziała Emily Wisnioski. (PAP)

cza/ zan/

Przed dodaniem komentarza prosimy o zapoznanie z Regulaminem forum serwisu Nauka w Polsce.

Copyright © Fundacja PAP 2024