Teleskop Hubble'a odkrył galaktykę widmo. 99% jej masy to ciemna materia
Większość galaktyk w obserwowalnym wszechświecie manifestuje swoją obecność jasnym blaskiem. Istnieją jednak obiekty niemal całkowicie wymykające się bezpośredniej obserwacji. Astronomowie odkryli właśnie wyjątkowy przykład takiej struktury. Jest to "ciemna galaktyka" lub "galaktyka widmo" o nazwie CDG-2, która w ponad 99% składa się z ciemnej materii. NASA wyjaśnia, że nie emituje, nie odbija ani nie pochłania ona światła. Skoro nie da się jej zobaczyć, to skąd wiadomo o jej istnieniu?
Spis treści:
- Astronomowie odkryli jeden z najciemniejszych obiektów w kosmosie
- Tajemnicza struktura galaktyczna 300 mln lat świetlnych od Ziemi
- Galaktyka widmo złożona w ponad 99% z ciemnej materii
Astronomowie odkryli jeden z najciemniejszych obiektów w kosmosie
Niemal całą energię wszechświata reprezentują dwie tajemnicze siły - ciemna energia (szacunkowo 67-70%) oraz ciemna materia (26-27%). Zwykła, barionowa materia, którą widzimy i z której składają się nasze ciała, planety i gwiazdy, stanowi zaledwie ok. 5% zawartości kosmosu.
Ani ciemnej materii, ani ciemnej energii nie sposób zobaczyć w tradycyjnym sensie, bowiem nie oddziałują one z promieniowaniem elektromagnetycznym (światłem). O ich istnieniu naukowcy wnioskują jedynie pośrednio, obserwując ich wpływ na to, co widzimy.
Szacuje się, że w Drodze Mlecznej znajduje się ok. 85-90% ciemnej materii. Nie jest ona jednak skupiona w płaskim dysku, w którym znajdują się jej ramiona spiralne. Tworzy ona natomiast tzw. halo ciemnej materii - rodzaj gigantycznej, niewidzialnej otoczki, w której zawieszona jest nasza galaktyka.
Mimo tak dużego udziału tej tajemniczej siły w składzie Drogi Mlecznej pozostaje ona stosunkowo jasna. Okazuje się jednak, że wystarczy zaledwie kilkanaście punktów procentowych więcej ciemnej materii, by galaktyka stała się praktycznie niewidzialna.
Taką galaktyką o bardzo niskiej jasności powierzchniowej, nazwaną CDG-2, opisała 18 lutego NASA. Jest ona jednym z najbardziej zdominowanych przez ciemną materię obiektów, jakie kiedykolwiek zidentyfikowano.
To praktycznie "galaktyka widmo", która jest niemal pusta, lecz kompletna. O jej istnieniu świadczy jedynie ekstremalnie słaba poświata. Wyniki badań nad tym tajemniczym bytem, który praktycznie nie emituje, nie odbija ani nie pochłania światła, zostały opublikowane wcześniej na łamach prestiżowego czasopisma "The Astrophysical Journal Letters".
Tajemnicza struktura galaktyczna 300 mln lat świetlnych od Ziemi
Odkrycie tak słabo świecących struktur jest zadaniem niezwykle karkołomnym. Zespół naukowców pod kierownictwem Davida Li, doktoranta z Uniwersytetu w Toronto, wykorzystał zaawansowane techniki statystyczne, aby odnaleźć ukryte galaktyki poprzez poszukiwanie nietypowych skupisk gromad kulistych.
Te zwarte, sferyczne grupy gwiazd, zazwyczaj krążące wokół typowych galaktyk, posłużyły jako drogowskazy wskazujące na obecność niewidocznej populacji gwiezdnej. Dzięki tej metodzie badacze zidentyfikowali 10 znanych już obiektów oraz 2 nowych kandydatów na tzw. ciemne galaktyki.
Aby potwierdzić istnienie jednego z nich, astronomowie połączyli siły trzech potężnych obserwatoriów: Kosmicznego Teleskopu Hubble'a agencji NASA, sondy Euclid agencji ESA oraz naziemnego Teleskopu Subaru na Hawajach.
Wysoka rozdzielczość obrazowania Hubble'a pozwoliła dostrzec ciasną grupę 4 gromad kulistych w gromadzie galaktyk w Perseuszu, oddalonej o 300 milionów lat świetlnych od Ziemi. Dalsze analizy danych z trzech teleskopów ujawniły niezwykle słabą, rozproszoną poświatę otaczającą te gromady. Był to dostatecznie silny dowód na istnienie ukrytej pod nimi galaktyki.
"Jest to pierwsza galaktyka wykryta wyłącznie na podstawie populacji gromad kulistych. Przy ostrożnych założeniach te cztery gromady reprezentują całą populację gromad kulistych CDG-2" - wyjaśnia David Li.
Galaktyka widmo złożona w ponad 99% z ciemnej materii
Według wstępnych obliczeń jasność całego obiektu odpowiada zaledwie 6 milionom gwiazd podobnych do Słońca. Dla porównania - w Drodze Mlecznej znajduje się 100-400 miliardów gwiazd, z których 7-25% jest niemal identycznych lub bardzo podobnych do Słońca.
Analiza danych wykazała, że CDG-2 jest obiektem skrajnie mało wydajnym w produkcji gwiazd - aż 16,6%, a potencjalnie nawet 33% jej całkowitego światła pochodzi zaledwie z czterech gromad kulistych. Pozostała część galaktyki jest niemal całkowicie pusta.
Najbardziej jednak zdumiewający jest fakt, że prawdopodobnie aż 99% (a konkretnie 99,94% do 99,98%) całkowitej masy CDG-2 stanowi ciemna materia w postaci halo, a tylko 1% to zwykła materia barionowa, którą można obserwować bezpośrednio przy pomocy dostępnych nam instrumentów.
Większość jej normalnej materii, umożliwiającej formowanie się gwiazd - głównie wodoru w stanie gazowym - została najpewniej oderwana wskutek oddziaływań grawitacyjnych z innymi galaktykami wewnątrz gromady Perseusza
Gromady kuliste, dzięki swojej ogromnej gęstości gwiezdnej i silnemu powiązaniu grawitacyjnemu, są znacznie bardziej odporne na niszczycielskie siły pływowe niż inne struktury. To czyni je niezawodnymi markerami pozwalającymi tropić tego typu "galaktyki widma".
Co dalej? Naukowcy spodziewają się kolejnych możliwych odkryć tego pokroju. Nowe misje, takie jak nadchodzący Teleskop Nancy Grace Roman czy Obserwatorium Very C. Rubin, zaczną dostarczać nowe dane. Astronomowie będą coraz częściej sięgać po algorytmy uczenia maszynowego sztucznej inteligencji oraz metody statystyczne, by odkrywać fundamentalne właściwości ciemnej materii i jej wpływ na ewolucję wszechświata.
Źródła:
- NASA Hubble Mission Team. NASA's Hubble Identifies One of Darkest Known Galaxies. NASA Science (2026).
- Dayi (David) Li et al. Candidate Dark Galaxy-2: Validation and Analysis of an Almost Dark Galaxy in the Perseus Cluster. The Astrophysical Journal Letters, Volume 986, Number 2 (2025). DOI: 10.3847/2041-8213/adddab
