Galaxiile pitice au deviat de la modelul cosmologic standard

Galaxiile satelit ale Căii Lactee s-au dovedit a fi de scurtă durată. Acest lucru contrazice modelul cosmologic standard, conform căruia materia întunecată ar trebui să ofere galaxiilor mari un număr mare de sateliți, scrie Naked-Science.

În cosmologia modernă, există o problemă destul de greu de rezolvat, cea a deficitului de galaxii pitice. Ideea este că stelele de la marginile discurilor galactice au o viteză de rotație destul de mare în jurul centrelor galaxiilor - efectul bine cunoscut al materiei întunecate. Conform acestor viteze, se pare că Calea noastră Lactee cu un diametru al discului vizibil de 100 de mii de ani lumină ar trebui să fie scufundată într-un halo sferic de materie întunecată cu un diametru de peste 250 de mii de ani lumină.

Cu toate acestea, într-un astfel de caz, materia întunecată a acestui halo ar trebui să capteze și să rețină multe galaxii pitice satelit - 500 în cazul Căii Lactee. În practică, astronomii au găsit în schimb doar o duzină. Un model similar a fost observat și în alte galaxii. În mod clar, acest lucru indică mari probleme în ceea ce privește înțelegerea noastră a materiei întunecate, dar care sunt exact aceste probleme este un subiect de dezbatere continuă.

Unele teorii fizice spun că motivul este că, în realitate, galaxiile pitice satelit se formează doar dacă în centru există o gaură neagră suficient de mare și, din moment ce astfel de modele limitează numărul specific de astfel de obiecte pe galaxie de masa noastră, aceasta nu poate avea 500 de galaxii satelit. Dar în cadrul modelului cosmologic standard al zilelor noastre nu există astfel de restricții, astfel că se pune problema divergenței dintre predicțiile numărului de galaxii pitice prevăzut teoretic și numărul lor observat - una dintre cele mai acute.

Într-o nouă lucrare publicată în Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, a oferit o privire suficient de proaspătă asupra acestei probleme. Autorii studiului au folosit observațiile Telescopului Spațial Gaia pentru a compara energiile orbitale ale galaxiilor pitice satelit. Aceste energii sunt direct afectate de viteza cu care galaxia satelit se deplasează în jurul Căii Lactee. Una dintre cele mai scăzute astfel de energii este observată pentru galaxia eliptică pitică din Sagittarius (cea mai apropiată galaxie satelit de noi). Din dinamica sa reiese clar că a devenit un satelit în urmă cu aproximativ cinci sau șase miliarde de ani.

Dar sateliții cu orbite mai îndepărtate de galaxia noastră au o situație diferită în ceea ce privește energia orbitală: aceasta este mult mai mare decât cea a galaxiei eliptice din Sagittarius. În multe dintre ele, vitezele stelare prezintă o distribuție foarte largă, ceea ce indică o instabilitate serioasă a acestor galaxii. Pe această bază, cercetătorii au încercat să estimeze momentul în care au devenit sateliți ai Căii Lactee. Calculele au arătat o cifră mult sub trei miliarde de ani. În același timp, nu au putut fi găsiți sateliți pitici cu adevărat vechi - mai mult de șase miliarde de ani.

Între timp, dacă pornim de la modelul cosmologic standard, haloul de materie întunecată ar trebui să asigure acumularea unor astfel de sateliți pentru cel puțin ultimele 10 miliarde de ani. Se pare că primii sateliți s-au dus undeva - autorii au sugerat că s-au prăbușit din cauza instabilității dinamice cauzate de interacțiunea cu gazul și gravitația Căii Lactee și a vecinătății sale.

Problema cu această soluție este că ea exclude practic posibilitatea ca în galaxiile pitice să existe cantități apreciabile de materie întunecată. Dacă ar exista, aceasta ar stabiliza galaxiile satelit și le-ar împiedica să se prăbușească în timp. Aceasta este o concluzie destul de neobișnuită, deoarece în modelul cosmologic standard nu este deloc clar, din cauza a ce imediat multe galaxii, cel puțin în vecinătatea noastră, pot fi lipsite de materie întunecată. Mai mult decât atât: un astfel de model ridică în mod inevitabil întrebarea de unde provine, în acest caz, mulțimea de galaxii pitice satelit prezise de acesta - aproximativ 500 în cazul Căii Lactee. Dacă mai devreme se părea că ar exista o duzină dintre ele, acum acest număr se apropie de zero, agravând problema galaxiilor pitice în cosmologie.

Cătălin Volconovici