„Téměř neviditelná“ galaxie je tvořena z neuvěřitelných 99,9 % temnou hmotou

Astronomové identifikováni galaxie tak slabá, že je téměř neviditelná — objev, že by mohla pomoci osvětlit jednu z nejnepolapitelnějších látek ve vesmíru.

Vědci nalezli kandidátskou temnou galaxii-2 nebo CDG-2 pomocí Hubbleova vesmírného dalekohledu a věří, že složený z alespoň 99,9 % temné hmoty.

Pokud je objev potvrzen novými pozorováními, CDG-2 může být jednou z galaxií s nejvyšší koncentrací temné hmoty, jaká kdy byla nalezena.

A vládne Vesmíru. Je pětkrát hojnější než běžná hmota – která tvoří všechny hvězdy, planety a vše ostatní, co můžeme vidět – ale je neviditelná a nikdy nebyla přímo pozorována.

Jeho přítomnost však lze odvodit kvůli jeho gravitačním účinkům na běžnou hmotu, protože temná hmota je „lepidlo“, které drží vesmír pohromadě.

Většině galaxií, včetně té naší, dominuje temná hmota. Ale v některých případech se poměr temné hmoty k normální hmotě stane tak extrémním, že v galaxii zůstane jen několik hvězd, takže se zdá velmi slabá. Astronomové těmto tělesům říkají „galaxie s nízkou povrchovou jasností“ a od objevení prvního v 80. letech 20. století jich pozorovali tisíce.

CDG-2, která je od Země vzdálena asi 300 milionů světelných let, se zdá být tak bohatá na temnou hmotu, že může patřit do hypotetické podskupiny galaxií s nízkou povrchovou jasností nazývaných „temné galaxie“.o kterém se předpokládá, že obsahuje málo nebo žádné hvězdy.

„Galaxie s nízkou povrchovou jasností jsou velmi slabé, ale stále z nich vychází nějaké světlo,“ řekl Dayi Li, postdoktorandský výzkumník v oblasti statistiky a astrofyziky na University of Toronto a hlavní autor studie o objevu publikované v The Astrophysical Journal Letters. „Ale temná galaxie je na extrémním konci, kde v podstatě neexistuje žádné slabé světlo nebo struktura, kterou byste očekávali od typické galaxie.“

Pro temné galaxie neexistuje žádná přísná definice, vysvětlil Li, ale jejich existenci předpokládají teorie temné hmoty a kosmologické simulace. „Kde přesně nakreslíme čáru, pokud jde o počet hvězd, které by měly mít, je stále poněkud nejednoznačné, protože ne všechno v astronomii je tak jasné, jak bychom chtěli,“ řekl. „Technicky je CDG-2 téměř tmavá galaxie. Ale význam CDG-2 je v tom, že nás přivádí mnohem blíže k dosažení tohoto skutečně temného režimu, zatímco předtím jsme nevěřili, že by taková slabá galaxie mohla existovat.“

Podívejte se na další astronomické objevy roku 2026

Hledání světla ve tmě

K pozorování CDG-2 použili vědci data ze tří dalekohledů – Hubble, vesmírná observatoř Euclid Evropské vesmírné agentury a dalekohled Subaru na Havaji – a také inovativní přístup, který zahrnoval hledání objektů nazývaných kulové hvězdokupy. „Jsou to velmi hustá a kulovitá seskupení velmi starých hvězd, v podstatě relikty první generace formování hvězd,“ vysvětlil Li.

Kulové hvězdokupy jsou jasné, i když okolní galaxie není jasná, a předchozí pozorování ukázala souvislost mezi nimi a přítomností temné hmoty v galaxii, dodal Li. Protože se zdá, že CDG-2 má velmi málo hvězd, musí existovat něco jiného, ​​co poskytuje hmotnost nezbytnou k tomu, aby kupy držely pohromadě. Li a jeho kolegové předpokládají, že zdrojem této hmoty je temná hmota.

Vědci našli soubor čtyř kulových hvězdokup v Perseově kupě, skupině tisíců galaxií ponořených v oblaku plynu a jednom z nejhmotnějších objektů ve vesmíru. Další pozorování odhalila záři nebo halo kolem kup, což naznačuje přítomnost galaxie.

Ale jak to, že galaxie nakonec má málo nebo žádné hvězdy a skládá se převážně z temné hmoty?

Astronomové věří, Li vysvětlil, že poté, co se kupy vytvořily na počátku existence galaxie, větší okolní galaxie ji zbavily plynného vodíku potřebného k vytvoření více jednotlivých hvězd, jako je naše Slunce. „Materiál, který tato galaxie potřebovala, aby mohla pokračovat ve formování hvězd, už tam nebyl, takže tam bylo v podstatě jen halo temné hmoty a čtyři kulové hvězdokupy.“ Dodal, že proces zanechá za sebou kostru nebo ducha „“.

V důsledku tohoto formačního mechanismu je galaxie pouze o 0,005 % jasnější než naše vlastní galaxie, řekl Li. „Pokud jde o světlo hvězd, je asi 6 milionůkrát jasnější než naše Slunce. Jasnost naší galaxie je asi 20 miliardkrát větší než jasnost Slunce,“ poznamenal.

Hledání kulových hvězdokup by mohlo být „zcela novou metodou k nalezení těchto potenciálně temných galaxií,“ tvrdil Li a dodal, že jich pravděpodobně existuje velké množství. K podrobným fyzikálním vlastnostem CDG-2 je však zapotřebí více pozorování obsahuje něco, čeho by podle Li bylo možné dosáhnout pomocí vesmírného dalekohledu Jamese Webba.

‚Tma je mírně světlá‘

Studium možných temných galaxií je důležité, protože nabízejí téměř nedotčený pohled na chování temné hmoty, tvrdí Neal Dalal, výzkumník z Perimeter Institute for Theoretical Physics ve Waterloo, Ontario, Kanada, který se na studii nepodílel.

„Ve velkých galaxiích s mnoha hvězdami, jako je naše Mléčná dráha, mohou mít hvězdy a plyn významný vliv na distribuci temné hmoty, takže je obtížné oddělit účinky běžné hmoty od účinků temné hmoty,“ napsal v e-mailu. Ale v těchto extrémně slabých galaxiích je tak málo hvězd a tak málo plynu, že chování temné hmoty by běžná hmota neměla prakticky ovlivnit. „Takže dostáváme mnohem čistší analýzu fyziky temné hmoty.“

Jednou z nejzajímavějších věcí na této galaxii je způsob, jakým byla objevena pomocí kulových hvězdokup, řekl také v e-mailu Robert Minchin, astronom z National Radio Astronomy Observatory v Socorru v Novém Mexiku. „Na první pohled se zdá divné hledat světlo v temných galaxiích, ale, abych volně citoval z filmu „The Princess Bride“, „je velký rozdíl mezi téměř úplnou tmou a úplnou tmou. Téměř úplná tma je mírně světlá,“ poznamenal. Minchin se práce také neúčastnil.

Většina kandidátů na tmavé nebo téměř tmavé galaxie, vysvětlil Minchin, byla identifikována pomocí radioteleskopů a hledáním plynného vodíku, ale tyto snahy by nedetekovaly galaxie jako CDG-2, kde byl plyn odstraněn. „Hledání jejich kulových hvězdokup se tomuto problému vyhýbá a zdá se pravděpodobné, že touto metodou budou v budoucnu nalezeny další velmi slabé galaxie.“

Aby bylo CDG-2 skutečně potvrzeno jako temná galaxie, je nutné změřit její obsah temné hmoty, což je vzhledem k její vzdálenosti extrémně náročné, tvrdí Yao-Yuan Mao, odborný asistent fyziky a astronomie na University of Utah v Salt Lake City.

„Je to velmi vzrušující objev,“ dodal v e-mailu Mao, který také nebyl součástí studie. „Slabé, rozptýlené světlo, které je vidět na snímcích CDG-2 z HST, silně podporuje myšlenku, že pozorujeme soudržný objekt spíše než náhodné uspořádání čtyř jasných kulových hvězdokup.“