Droga Mleczna wypaczona? Ciemna materia zakrzywia jej kształt

Astronomowie od jakiegoś czasu wiedzą, że dysk Drogi Mlecznej jest wypaczony. Dane z obserwatorium Gaia, które mapuje z dużą precyzją pozycje i prędkości gwiazd w naszej galaktyce pokazały, że obrzeża Drogi Mlecznej są zakrzywione. Naukowcy nie są do końca pewni, co może być tego przyczyną. Dotychczas najlepszym wyjaśnieniem była stosunkowo niedawna lub nawet wciąż trwająca kolizją z inną, mniejszą galaktyką.

Nowe badania sugerują jednak coś innego. Według naukowców z Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics wypaczenie kształtu Drogi Mlecznej może wynikać z obecność dużego skupiska ciemnej materii.

Dokonywane od połowy XX wieku pomiary pokazały, że Droga Mleczna nie jest płaskim dyskiem. Galaktyka ma odkształcenia. Dzieje się to szczególnie na jej krawędziach. Obszary z jednej strony wyglądają tak, jakby wyginały się w dół, z drugiej zaś do góry. Astronomowie od lat zastanawiają się, co może być tego przyczyną.

W ubiegłym roku odkryto, że halo Drogi Mlecznej jest również zniekształcone. Halo galaktyczne to sferyczny obszar otaczający dysk galaktyk spiralnych, w którym znajdują się najstarsze i najbardziej ubogie w metale gwiazdy czy duże skupiska gazu i pyłu, ale też i ciemna materia.

W celu wyjaśnienia tej kwestii przeprowadzone zostały symulacje komputerowe. Sugerowane rozwiązanie tej zagadki zakłada udział tajemniczego wydarzenia kosmicznego, które doprowadziło do wygięcia się otaczającego galaktykę halo zbudowanego z ciemnej materii. Zdaniem astronomów uzyskane drogą tej symulacji dane w połączeniu z tymi, jakimi dysponujemy na temat gwiazdowego halo dowodzą, że Droga Mleczna jest "wpisana" w halo złożone z ciemnej materii.

Tej jak wiemy, nie jesteśmy w stanie dostrzec, ponieważ nie reaguje ona na światło. Uważa się, że około 85 proc. Wszechświata jest nią wypełnione. Jej istnienie zdradzają wywierane przez nią efekty grawitacyjne, przynajmniej w ten sposób naukowcy tłumaczą anomalie w rotacji galaktyk i ruchu galaktyk w gromadach. Okazuje się też, że jednym z "objawów" obecności ciemnej materii może być także nadawanie kształtu galaktycznemu halo.

"Uzyskane wyniki w połączeniu z danymi dotyczącymi halo gwiazdowego, dostarczają przekonujących dowodów na to, że nasza galaktyka jest osadzona w nachylonym halo ciemnej materii" – napisali naukowcy w publikacji.

Granica halo zaczyna się za ramionami Drogi Mlecznej. Niedawno ten obszar był badany przez Europejską Agencję Kosmiczną. Badania te przeprowadzano w 2022 roku przy pomocy sondy Gaia, w ramach projektu mającego na celu nakreślenie mapy nieba i obecnych na nim dwóch miliardów gwiazd. I to właśnie przy okazji analizy pozycji gwiazd na obszarze halo Drogi Mlecznej stwierdzono, że coś tu jest nie tak.

Tutaj ponownie przydatne okazały się symulacje komputerowe. Naukowcy odtworzyli wygląd młodej Drogi Mlecznej wraz z halo ciemnej materii nachylonym pod kątem 25 stopni w odniesieniu do dysku. Następnie obserwowali zachodzące w czasie zmiany. Okazało się, że po pięciu miliardach lat udało im się w ten sposób uzyskać galaktykę, która bardzo przypomina swoim wyglądem obecną Drogę Mleczną.

W ten sposób udało się wykazać, że w istocie halo ciemnej materii jest w stanie odkształcić galaktyczne halo. Wciąż jednak nie wiemy czym było wspomniane na początku tajemnicze wydarzenie. Jest jednak możliwe, że była nim kolizja Drogi Mlecznej z inną galaktyką, co sugerowały wspomniane na początku badania z 2020 roku.

Źródło: Live Science, Science Alert