Pe marginea Căii Lactee, astronomii au observat stele mișcându-se mai încet decât se așteptau, un fenomen care sugerează că harta galaxiei noastre, în ceea ce privește materia neagră, ar putea fi eronată. Această descoperire redefinește înțelegerea noastră asupra dinamicii galactice și a distribuției materiei întunecate.
Vitezele specifice ale stelelor de la periferia galaxiilor au fost întotdeauna un indiciu clar pentru prezența materiei negre în aceste galaxii. Astfel, astronomii pot măsura “curba de rotație” a unei galaxii, care reprezintă vitezele orbitale ale stelelor în raport cu distanța lor de centrul galaxiei.
În absența materiei negre, și implicit a influenței gravitaționale pe care aceasta o oferă, s-ar aștepta ca stelele să încetinească pe măsură ce orbitează mai departe de centrul unei galaxii. Totuși, în anii 1960 și 1970, astronomii Vera Rubin și Kent Ford au observat că curbele de rotație ale galaxiilor sunt plate.
Cu alte cuvinte, mișcarea orbitală a stelelor nu scădea odată cu distanța. Acestea își păstrau viteza. Explicația științifică este că galaxiile sunt înconjurată de halo-uri de materie neagră, cele mai dense în centrul galactic, iar gravitația acestei materii negre menține stelele în mișcare.
Cu toate acestea, măsurarea curbei de rotație a Căii Lactee a fost dificilă, deoarece ne aflăm în interiorul acesteia și nu avem o vedere aeriană asupra ei. Informațiile precise despre distanță sunt esențiale pentru a ști cât de departe de centrul galactic sunt diversele stele periferice.
Calea Lactee: Schimbările Ciudate Descoperite de Oamenii de Știință În Centrul Galaxiei
În 2019, Anna-Christina Eilers de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts (MIT) și echipa sa de cercetare au folosit misiunea Gaia a Agenției Spațiale Europene pentru a cartografia vitezele orbitale ale stelelor până la 80.000 de ani-lumină de centrul galactic. Așa cum era de așteptat, cercetătorii au descoperit o curbă de rotație plată, cu o ușoară scădere a vitezei doar pentru cele mai îndepărtate stele din eșantion.
Totuși, rezultatele recente, care combină măsurătorile Gaia cu cele de la APOGEE (Experimentul de Evoluție Galactică al Observatorului Apache Point), efectuate cu un telescop terestru din New Mexico, SUA, și care măsoară proprietățile fizice ale stelelor pentru a judeca mai bine distanța lor, au măsurat curba de rotație a Căii Lactee pentru stele aflate la distanțe mai mari ca niciodată, până la aproximativ 100.000 de ani-lumină.
“Am fost cu adevărat surprinși să vedem că această curbă a rămas plată, plată, plată până la o anumită distanță, după care a început să scadă,” a declarat Lina Necib, profesor asistent de fizică la MIT. “Aceasta înseamnă că stelele exterioare se rotesc un pic mai încet decât era de așteptat, ceea ce este un rezultat foarte surprinzător.”
“La aceste distanțe, suntem chiar la marginea galaxiei, unde stelele încep să se rărească,” a adăugat Anna Frebel de la MIT în aceeași declarație. “Nimeni nu a explorat cum se mișcă materia în această galaxie exterioară, unde suntem practic în nimic.”
Scăderea vitezei orbitale la aceste distanțe implică faptul că există mai puțină materie neagră în centrul galaxiei noastre decât se aștepta. Echipa de cercetare descrie halo-ul de materie neagră al galaxiei ca fiind “scobit,” asemenea unui măr. De asemenea, ei spun că nu există suficientă gravitație din partea materiei negre existente acolo, pentru a ajunge până la 100.000 de ani-lumină și a menține stelele în mișcare la aceeași viteză.
“Acest lucru pune acest rezultat în tensiune cu alte măsurători,” a spus Necib. “Există ceva suspect undeva, și este foarte interesant să aflăm unde este, pentru a avea o imagine coerentă a Căii Lactee.” Următorul pas, spune Necib, este să utilizeze simulații pe computer de înaltă rezoluție pentru a modela diferite distribuții de materie neagră în cadrul galaxiei noastre, pentru a vedea care replică cel mai bine curba de rotație în scădere. Modelele de formare a galaxiilor ar putea apoi încerca să explice cum a ajuns Calea Lactee la această distribuție specifică, scobită, a materiei negre – și de ce alte galaxii nu au făcut-o.
