Astronomii au descoperit că stelele se deplasează mai încet la marginea Căii Lactee

Cronometrând viteza stelelor din galaxia Calea Lactee, fizicienii de la MIT au descoperit că stelele aflate mai departe în discul galactic se deplasează mai încet decât se așteptau, în comparație cu stelele care se află mai aproape de centrul galaxiei.

Este posibil ca nucleul gravitațional al Căii Lactee să aibă o masă mai mică și să conțină mai puțină materie întunecată decât se credea anterior.

• Iată cum o simplă cană cu ceai poate deveni un detector de particule!
• Pentru prima dată în istorie, astronomii au fotografiat îndeaproape o stea din afara galaxiei Calea Lactee

Noile rezultate se bazează pe analiza efectuată de echipă pe baza datelor obținute de instrumentele Gaia și APOGEE. Gaia este un telescop spațial orbital care urmărește locația exactă, distanța și mișcarea a peste 1 miliard de stele din întreaga galaxie Calea Lactee, în timp ce APOGEE este un studiu la sol. Fizicienii au analizat măsurătorile efectuate de Gaia asupra a peste 33.000 de stele, inclusiv unele dintre cele mai îndepărtate stele din galaxie, și au determinat „viteza circulară” a fiecărei stele, adică viteza cu care o stea se învârte în jurul discului galactic, având în vedere distanța stelei față de centrul galaxiei.

Cercetătorii au trasat viteza fiecărei stele în funcție de distanța sa pentru a genera o curbă de rotație – un grafic standard în astronomie care reprezintă viteza cu care se rotește materia la o anumită distanță de centrul unei galaxii. Forma acestei curbe le poate da oamenilor de știință o idee despre cât de multă materie vizibilă și întunecată este distribuită în galaxie.

Echipa a transpus noua curbă de rotație într-o distribuție a materiei întunecate care ar putea explica încetinirea stelelor exterioare și a constatat că harta rezultată a produs un nucleu galactic mai ușor decât se aștepta. Altfel spus, centrul Căii Lactee ar putea fi mai puțin dens, cu mai puțină materie întunecată, decât au crezut oamenii de știință.

Echipa își prezintă rezultatele în Monthly Notices of the Royal Society Journal.

Stelele aflate mai departe în discul galactic se deplasează mai încet

La fel ca majoritatea galaxiilor din Univers, Calea Lactee se învârte, iar rotația sa este determinată, în parte, de toată materia care se învârte în interiorul discului său. În anii 1970, astronomul Vera Rubin a fost primul care a observat că galaxiile se rotesc în moduri care nu pot fi determinate doar de materia vizibilă. Ea și colegii ei au măsurat viteza circulară a stelelor și au constatat că, de fapt, curbele de rotație rezultate erau surprinzător de plate. Adică, viteza stelelor a rămas aceeași în întreaga galaxie, în loc să scadă odată cu distanța. Ei au concluzionat că un alt tip de materie invizibilă trebuie să acționeze asupra stelelor îndepărtate pentru a le da un impuls suplimentar, scrie EurekAlert.

Lucrarea lui Rubin privind curbele de rotație a fost una dintre primele dovezi solide ale existenței materiei întunecate – o entitate invizibilă, necunoscută, care se estimează că depășește toate stelele și alte materii vizibile din Univers.

De atunci, astronomii au observat curbe plate similare în galaxii îndepărtate, susținând și mai mult prezența materiei întunecate. Abia recent, astronomii au încercat să traseze curba de rotație în propria noastră galaxie cu stele.

În 2019, Anna-Christina Eilers, profesor asistent de fizică la MIT, a lucrat pentru a trasa curba de rotație a Căii Lactee, folosind un lot anterior de date publicate de satelitul Gaia. Acea versiune de date includea stele la o distanță de aproximativ 81.000 de ani lumină, de centrul galaxiei.

Nucleul Căii Lactee ar putea conține mai puțină materie întunecată decât se estimase

Pe baza acestor date, Eilers a observat că, de fapt, curba de rotație a Căii Lactee părea să fie plată, deși cu un ușor declin, similar cu alte galaxii îndepărtate și, prin deducție, galaxia purta probabil o densitate mare de materie întunecată în centrul său. Dar această viziune s-a schimbat acum, deoarece telescopul a publicat un nou lot de date, de data aceasta incluzând stele aflate la o distanță de aproape 100.000 de ani lumină de la nucleul galaxiei.

Pentru a-și rafina analiza, echipa a completat datele Gaia cu măsurătorile efectuate de APOGEE – Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment, care măsoară proprietăți extrem de detaliate a peste 700.000 de stele din Calea Lactee, cum ar fi luminozitatea, temperatura și compoziția elementară a acestora.

Echipa a stabilit distanțele precise pentru mai mult de 33.000 de stele și a folosit aceste măsurători pentru a genera o hartă tridimensională a stelelor împrăștiate în Calea Lactee. Apoi au încorporat această hartă într-un model de viteză circulară, pentru a simula cât de repede trebuie să se deplaseze o stea, având în vedere distribuția tuturor celorlalte stele din galaxie. Apoi au trasat viteza și distanța fiecărei stele pe o hartă pentru a produce o curbă de rotație actualizată a Căii Lactee.

În loc să vadă un declin ușor, ca în cazul curbelor de rotație anterioare, echipa a observat că noua curbă a scăzut mai puternic decât se aștepta la capătul exterior. Această scădere neașteptată sugerează că, în timp ce stelele se deplasează la fel de repede până la o anumită distanță, ele încetinesc brusc la cele mai îndepărtate distanțe. Stelele de la periferie par să se deplaseze mai încet decât se așteptau.

Atunci când echipa a transpus această curbă de rotație în funcție de cantitatea de materie întunecată care trebuie să existe în întreaga galaxie, a descoperit că nucleul Căii Lactee ar putea conține mai puțină materie întunecată decât se estimase anterior.

Vă recomandăm să mai citiți și:

De unde știm cum arată Calea Lactee?

O mică galaxie care orbitează Calea Lactee ar putea fi cu totul altceva

Ar putea exista milioane de „stele oglindă” invizibile în Calea Lactee

Test de cultură generală. Câte stele există în Calea Lactee?