Впечатление на художник от две сблъскващи се галактики. Кредит за изображение: ESO Кликнете за увеличение
Тъмната материя е мистериозна субстанция, която изглежда представлява 25% от масата на Вселената. Европейските астрономи са измервали количеството на тъмната материя в няколко галактики и са установили, че голяма част от тях са извън баланс; вътрешните им движения са много нарушени. Това означава, че много галактики - до 40% - наскоро са преминали през сливания или близо до сблъсъци.
Изучавайки няколко десетки далечни галактики, международен екип от астрономи установи, че галактиките са имали същото количество тъмна материя спрямо звездите преди 6 милиарда години, както сега. Ако бъде потвърдено, това предполага много по-тясно взаимодействие между тъмна и нормална материя, отколкото се смяташе досега. Учените откриха също, че най-много 4 от 10 галактики са извън баланс. Тези резултати хвърлят нова светлина върху това как галактиките се формират и развиват, тъй като Вселената е едва половината от сегашната си епоха.
„Това може да означава, че сблъсъците и сливането са важни за формирането и развитието на галактиките“, казва Франсоа Хамер, Парижката обсерватория, Франция и един от лидерите на екипа.
Учените бяха заинтересовани да разберат как галактиките, които са далече - така се виждат такива, каквито са били, когато Вселената е била по-млада - еволюирали в близките. По-специално те искаха да проучат значението на тъмната материя в галактиките.
„Тъмната материя, която съставлява около 25% от Вселената, е проста дума за описание на нещо, което всъщност не разбираме“, каза Хектор Флорес, ко-лидер. „От поглед как се върти галактиката, ние знаем, че трябва да присъства тъмна материя, тъй като в противен случай тези гигантски структури просто биха се разтворили.“
В близките галактики и в нашия Млечен път по този въпрос астрономите са установили, че съществува връзка между количеството на тъмната материя и обикновените звезди: за всеки килограм материал в една звезда има приблизително 30 килограма тъмна материя. Но дали тази връзка между тъмната и обикновената материя все още е в миналото на Вселената?
Това изисква измерване на скоростта в различни части на далечни галактики, доста труден експеримент: предишните измервания наистина не бяха в състояние да проучат тези галактики с достатъчно подробни данни, тъй като те трябваше да изберат един прорез, т.е. една посока, през галактиката.
Нещата се промениха с наличието на многообектния GIRAFFE спектрограф, който сега е инсталиран на 8,2-метровия телескоп Kueyen на много големия телескоп (VLT) на ESO в Обсерваторията Паранал (Чили).
В един режим, известен като "3-D спектроскопия" или "интегрирано поле", този инструмент може да получи едновременни спектри на по-малки области на разширени обекти като галактики или мъглявини. За това 15 сменяеми снопа от влакна, така наречените интегрални полеви единици (IFU), вж. ESO PR 01/02, се използват за извършване на щателни измервания на далечни галактики. Всеки IFU е микроскопичен, съвременен двуизмерен масив от лещи с отвор 3 х 2 arcsec2 в небето. Той е като окото на насекомото, с двадесет микро лещи, съчетани с оптични влакна, водещи светлината, регистрирана във всяка точка на полето, до входната цепка на спектрографа.
„GIRAFFE за VLT на ESO е единственият инструмент в света, който е в състояние да анализира едновременно светлината, идваща от 15 галактики, покриваща зрително поле, почти толкова голямо, колкото пълната луна“, казва Матие Пуеч, водещ автор на един от документите, представящи резултати. "Всяка галактика, наблюдавана в този режим, е разделена на непрекъснати по-малки области, където спектрите се получават едновременно."
Астрономите използваха GIRAFFE за измерване на полетата на скоростта на няколко десетки далечни галактики, което доведе до изненадващото откритие, че около 40% от далечните галактики са "извън баланс" - вътрешните им движения бяха много нарушени - възможен знак, че те са все още показва последствията от сблъсъци между галактики.
Когато се ограничиха само до онези галактики, които очевидно са достигнали равновесието си, учените откриха, че връзката между тъмната материя и звездното съдържание изглежда не е еволюирала през последните 6 милиарда години.
Благодарение на изящната си спектрална разделителна способност, GIRAFFE също така позволява за първи път да проучи разпределението на газ като функция от неговата плътност в такива далечни галактики. Най-зрелищните резултати разкриват възможен изтичане на газ и енергия, задвижвани от интензивното образуване на звезди в галактиката и гигантски регион на много горещ газ (HII регион) в галактика в равновесие, която произвежда много звезди.
„Подобна техника може да бъде разширена, за да се получат карти с много физични и химични характеристики на далечни галактики, което ни позволява да проучим подробно как те са сглобили масата си през целия си живот“, казва Франсоа Хамер. „В много отношения GIRAFFE и мулти-интегралният полеви режим ни дават първи вкус на това, което ще бъде постигнато с бъдещи изключително големи телескопи.“
Оригинален източник: ESO News Release
