Mindenki tudja, hogy a galaxisok hatalmas csillaggyűjtemények. Egy galaxis több száz milliárdot tartalmazhat belőlük. De van egy olyan galaxis, amelyben nincs csillag. Így van: nulla csillag.
Ezeket a galaxisokat Sötét galaxisoknak vagy Sötét Anyag galaxisoknak nevezzük. És nem csillagokból áll, hanem főleg a sötét anyagból állnak. Az elmélet azt jósolja, hogy ezeknek a törpe sötét galaxisoknak soknak kell lenniük a „rendes” galaxisok körüli halokban, ám ezeket nehéz megtalálni.
Most, az Astrophysical Journalban megjelenő új cikkben Yashar Hezaveh a kaliforniai Stanfordi Egyetemen és munkatársai csapata bejelenti egy ilyen tárgy felfedezését. A csapat az Atacamas nagy milliméter tömbének továbbfejlesztett képességeit használta egy Einstein-gyűrű vizsgálatához, azért nevezték el, mert Einstein általános relativitáselmélete már jóval azelőtt megjósolta a jelenséget, hogy azt megfigyelték.
Az Einstein-gyűrű az, amikor egy közeli tárgy hatalmas gravitációja eltorzítja a fényt egy sokkal távolabbi tárgytól. Ugyanúgy működnek, mint egy távcsöv lencséje, vagy akár egy pár szemüveg. A lencsében lévő üveg tömege úgy irányítja a bejövő fényt, hogy a távoli tárgyak kibővüljenek.
Az Einstein gyűrűk és a gravitációs lencsék lehetővé teszik a csillagászok számára, hogy rendkívül távoli tárgyakat tanulmányozzanak a gravitációs lencsén keresztül. De lehetővé teszik a csillagászoknak, hogy többet megtudjanak a lencseként működő galaxisról - ez az, ami ebben az esetben történt.
Ha egy üveglencsén apró vízfoltok vannak, ezek a foltok csak kis mértékben torzítják a képet. Ebben az esetben történt ez, kivéve a lencsén mikroszkopikus vízcseppek helyett a torzulásokat a Sötét Anyagból álló apró törpe galaxisok okozta. „A láthatatlan tárgyakat ugyanúgy megtalálhatjuk, mint az esőcseppek az ablakon. Tudod, hogy ott vannak, mert torzítják a háttérobjektumok képet ”- magyarázta Hézaveh. A különbség az, hogy a víz refrakció útján torzítja a fényt, míg az anyag a gravitáció által torzítja a fényt.
Ahogy az ALMA létesítmény növelte a felbontását, a csillagászok különféle csillagászati objektumokat tanulmányoztak képességeik tesztelésére. Az egyik ilyen objektum az SDP81 volt, a fenti képen látható gravitációs lencse. Amikor megvizsgálták az SDP81 által objektívvel távolabbi távoli galaxist, kisebb torzulásokat fedeztek fel a távoli galaxis gyűrűjében. Hézaveh és csapata arra a következtetésre jutott, hogy ezek a torzulások egy törpe sötét galaxis jelenlétét jelzik.
De miért számít mindez? Mert van egy probléma az univerzumban, vagy legalábbis annak megértésében; hiányzó tömeg problémája.
A Világegyetem felépítésének megértése meglehetősen szilárd, legalábbis nagyobb léptékben. Az ezen a modellen alapuló jóslatok megegyeznek a kozmikus mikrohullámú háttér (CMB) és a galaxis-csoportosulások megfigyeléseivel. Megértésünk azonban kissé romlik, amikor az Univerzum kisebb léptékű struktúrájáról van szó.
Az egyik példa arra, hogy ezen a téren nem értjük meg a hiányzó műholdas problémát. Az elmélet azt sugallja, hogy a galaxisokat körülvevő sötét anyag halogénjében nagyszámú populációnak kell lennie, úgynevezett szub-halo-objektumoknak. Ezek az objektumok a magellán felhők nagyságától egészen a sokkal kisebb objektumokig terjedhetnek. A Helyi Csoport megfigyelései szerint ezeknek az objektumoknak az elméleti előrejelzésekhez viszonyítva 10-es tényezőjével kifejezett hiánya van.
Mivel nem találtuk meg őket, a két dolog egyikének meg kell történnie: vagy jobban tudjuk megtalálni őket, vagy módosítjuk elméletünket. De kicsit túl hamar úgy tűnik, hogy módosítsuk az univerzum felépítésére vonatkozó elméleteinket, mert nem találtunk valamit, amit természeténél fogva nehéz megtalálni. Ezért van ez a bejelentés olyan fontos.
Ezen törpe sötét galaxisok egyikének megfigyelése és azonosítása további lehetőségeket nyithat meg. Amint megtaláljuk őket, elkezdhetjük modellezni a népességük és eloszlásuk modelljét. Tehát ha a jövőben több ilyen törpe sötét galaxist találunk, ez fokozatosan megerősíti az univerzum kialakulásának és felépítésének átfogó megértését. És ez azt jelenti, hogy jó úton haladunk, amikor megértjük a Sötét Anyag szerepét az univerzumban. Ha nem találjuk meg őket, és az SDP81 halojához kötött elem rendellenességnek bizonyul, akkor elméletileg visszatér a rajzasztalhoz.
Sok lóerőre volt szükség az SDP81-hez kötött törpe sötét galaxis észleléséhez. Az Einstein gyűrűknek, például az SDP81-nek hatalmas tömegűnek kell lennie ahhoz, hogy gravitációs lencsehatást fejlesszen ki, míg a törpe sötét galaxisok apróak. Ez egy klasszikus „tű szénakazalban” probléma, és Hezaveh és csapata óriási számítási teljesítményre szorult az ALMA adatainak elemzése céljából.
Az ALMA, valamint a Hezaveh és a csapat által kidolgozott módszertan remélhetőleg jobban megvilágítja a törpe sötét galaxisokat a jövőben. A csapat úgy gondolja, hogy az ALMA nagy potenciállal rendelkezik ezen halogén objektumok további felfedezéséhez, ami javíthatja az univerzum felépítésének megértését. Mint mondják a cikk végén: "… az ALMA megfigyelések jelentősen elősegítik a sötét anyag alszerkezetének bőséges megértését."
