Międzynarodowy zespół astronomów obalił teorię, że gwiazdy i ciemna materia w niewytłumaczalny sposób kompensują się wzajemnie w galaktykach, ujawniając, że ta postrzegana jednorodność wynika ze nadmiernie uproszczonych modeli astronomicznych.
Stosując bardziej szczegółowe modele i obszerne dane z Bardzo duży teleskopzespół zademonstrował prawdziwą złożoność struktur galaktycznych, podważając ugruntowane rozumienie powstawania i ewolucji galaktyk.
Wieloletni „spisek” w astronomii – mówiący, że gwiazdy i ciemna materia oddziałują w niewytłumaczalny sposób – został obalony przez międzynarodowy zespół astronomów w artykule opublikowanym 10 sierpnia w czasopiśmie Miesięczne powiadomienia Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego (MNRAS).
Autorzy mieszkają w Australii, Wielkiej Brytanii, Austrii i Niemczech i korzystali z Bardzo Dużego Teleskopu w Chile.
Spisek pojawił się, aby wyjaśnić zjawisko, które intrygowało astronomów przez ćwierć wieku. Gęstość materii w różnych galaktykach wydawała się zmniejszać w tym samym tempie od ich środka do zewnętrznych krawędzi. Było to kłopotliwe, ponieważ galaktyki są różnorodne, mają różny wiek, kształty, rozmiary i liczbę gwiazd. Dlaczego więc miałyby mieć tę samą strukturę gęstości?
Nowe podejście do struktur galaktycznych
„Ta jednorodność sugeruje, że ciemna materia i gwiazdy muszą w jakiś sposób kompensować się nawzajem, aby wytworzyć tak regularne struktury masowe” – mówi dr Caro Derkenne, pierwsza autorka artykułu i badaczka ASTRO 3D z Macquarie University.
Podobnie jak w przypadku wielu spisków, żaden badacz nie był w stanie wymyślić mechanizmu. Gdyby ciemna materia i gwiazdy mogły oddziaływać w ten sposób, musielibyśmy zmienić nasze rozumienie powstawania i ewolucji galaktyk. Ale aż do teraz nie mogli znaleźć alternatywnego powodu, aby wyjaśnić to, co widzieli.
Derkenne i jej współpracownicy odkryli, że podobieństwo gęstości może nie wynikać z samych galaktyk, ale ze sposobu, w jaki astronomowie je mierzyli i modelowali.
Zaawansowane modelowanie ujawnia nowe spostrzeżenia
Zespół obserwował 22 galaktyki w średnim wieku (patrzące wstecz na około cztery miliardy lat ze względu na ich dużą odległość) z niezwykłą szczegółowością, korzystając z Bardzo Dużego Teleskopu Europejskiego Obserwatorium Południowego w Chile. Umożliwiło im to stworzenie bardziej złożonych modeli, które lepiej oddawały różnorodność galaktyk we wszechświecie.
„W przeszłości ludzie budowali proste modele, które zawierały zbyt wiele uproszczeń i założeń” – mówi Derkenne.
„Galaktyki są skomplikowane i musimy je swobodnie modelować, w przeciwnym razie będziemy mierzyć niewłaściwe rzeczy. Nasze modele działały na superkomputerze OzStar na Uniwersytecie w Swinburne, zużywając odpowiednik około 8000 godzin czasu pracy na komputerze stacjonarnym”.
Wpływ wykraczający poza astronomię
Derkenne wykorzystuje obecnie swoją wiedzę z zakresu astronomii do opracowywania złożonych danych dla australijskiej służby publicznej.
„Astronomia naprawdę dobrze pozwala zrozumieć duże zbiory danych” – mówi. „Prawdziwy świat jest pełen bałaganu i nie zawsze mamy wszystkie dane. Nie ma nikogo, kto mógłby udzielić Ci odpowiedzi na pytanie, czy się mylisz, czy masz rację. Musisz gromadzić dane i analizować, aż znajdziesz coś, co działa.
Projekt wykorzystany MUZA (Multi Unit Spectroscopic Explorer) na VLT w celu analizy galaktyk z przeglądu MAGPI (Właściwości galaktyk średniowiecznych z integralną spektroskopią pola). MUSE gromadzi kostki danych widmowych, w których każdy piksel jest w rzeczywistości widmem.
„Projekt MAGPI jest doskonałym przykładem tego, jak warsztaty szkoleniowe i przestrzeń współpracy w ramach ASTRO 3D wykorzystały strategiczne partnerstwo Australii z Europejskim Obserwatorium Południowym”, mówi dyrektor ASTRO 3D, profesor Emma Ryan-Weber.
„Złożone dane z ESO Bardzo Duży Teleskop nie tylko rozwiązał długotrwały problem w astronomii, ale także umożliwił młodym naukowcom, takim jak dr Caro Derkenne, stworzenie platformy, na której mogą rozpocząć karierę w celu rozwiązywania rzeczywistych problemów” – mówi.
Odniesienie: „Badanie MAGPI: Dowody przeciwko spiskowi bulge-halo” C. Derkenne, RM McDermid, G. Santucci, A. Poci, S. Thater, S. Bellstedt, JT Mendel, C. Foster, KE Harborne, CDP Lagos, E. Wiśnioski, S. Croom, RS Remus, LM Valenzuela, J van de Sande, SM Sweet i B Ziegler, 10 sierpnia 2024 r., Miesięczne powiadomienia Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego.
DOI: 10.1093/mnras/stae1836
Współautorami są pracownicy Międzynarodowego Centrum Badań Radioastronomicznych (ICRAR) w Australii Zachodniej, Uniwersytet w Durham, Uniwersytet Wiedeński, Australijski Uniwersytet NarodowyUniwersytet Nowej Południowej Walii w Sydney, Uniwersytet w SydneyLudwig-Maximilians-Universität i Uniwersytet Queensland.
