Galaktiske detektiver Finn tips om usynlige 'Dark Impactor' Punching Holes i vår Galaxy


Det er et "mørkt slag" -springhull i vår galakse. Vi kan ikke se det. Det kan ikke bli gjort av vanlig sak. Våre teleskoper har ikke oppdaget det direkte. Men det ser ut som om det er der ute.

"Det er en tett kule av noe," sa Ana Bonaca, en forsker ved Harvard-Smithsonian senter for astrofysikk, som oppdaget bevis for støtfangeren.

Bonacas bevis for den mørke støtfangeren, som hun presenterte 15. april på konferansen av American Physical Society i Denver, er en serie hull i galaksenes lengste stjernestrøm, GD-1. Stellar bekker er linjer av stjerner som beveger seg sammen over galakser, ofte med opprinnelse i mindre blokker av stjerner som kolliderte med den aktuelle galaksen. Stjernene i GD-1, rester av en "globulær klynge" som plunged inn i Milky Way for lenge siden, strekkes ut i en lang linje over himmelen.

Under normale forhold skal strømmen være mer eller mindre en enkelt linje, utstrakt av vår tyngdekraft i galaksen, sa hun i presentasjonen. Astronomer ville forvente et enkelt gap i strømmen, på det punktet hvor den opprinnelige kuleklyngen var før stjernene drev bort i to retninger. Men Bonaca viste at GD-1 har et andre gap. Og dette gapet har en tøff kant – en region Bonaca kaller GD-1s "anspore" – som om noe stort drev gjennom strømmen for ikke lenge siden, og dro stjernene i kølvandet med sin enorme tyngdekraft. GD-1, synes det, ble truffet med den usynlige kulen. [Gallery: Dark Matter Throughout the Universe]

Dette bildet fra Bonacas presentasjon viser det mest detaljerte kartet ennå av GD-1, som avslører det tilsynelatende andre gapet og anspore.

Dette bildet fra Bonacas presentasjon viser det mest detaljerte kartet ennå av GD-1, som avslører det tilsynelatende andre gapet og anspore.

Kreditt: Nye Astrophysical Probes of Dark Matter, Ana Bonaca / GAIA

"Vi kan ikke kartlegge [the impactor] til noe lysende objekt som vi har observert, sa Bonaca til Live Science. "Det er mye mer massivt enn en stjerne … Noe som en million ganger solens masse. Så det er bare ingen stjerner av den massen. Vi kan styre det ut. Og hvis det var et svart hull, ville det være et supermassivt svart hull av den typen vi finner i sentrum av vår egen galakse. "

Det er ikke umulig at det er et andre supermassiv svart hull i vår galakse, sa Bonaca. Men vi forventer å se noen tegn på det, som fakkel eller stråling fra sin oppladningsplate. Og de fleste store galakser ser ut til å ha bare et enkelt supermassivt svart hull i sitt sentrum.

Topp: Dette bildet viser hva GD-1 ser ut til å se ut. Bunn: Dette bildet viser hvilke datamodeller som spår GD-1 skal se ut.

Topp: Dette bildet viser hva GD-1 ser ut til å se ut. Bunn: Dette bildet viser hvilke datamodeller som spår GD-1 skal se ut.

Kreditt: Nye Astrophysical Probes of Dark Matter, Ana Bonaca / GAIA

Uten gigantiske, lyse gjenstander som er synlige, glir bort fra GD-1, og ingen bevis for et skjult, andre supermassivt svart hull i vår galakse, er det eneste opplagte alternativet igjen en stor klump av mørk materie. Det betyr ikke at objektet er absolutt 100%, helt gjort av mørkt materiale, sa Bonaca.

"Det kan være at det er et lysende objekt som gikk bort et sted, og det gjemmer seg et sted i galaksen," la hun til.

Men det virker lite sannsynlig, delvis på grunn av objektets rene skala.

"Vi vet at det er 10 til 20 parsekser [30 to 65 light-years] over, "sa hun." Om størrelsen på en globulær klynge. "

Topp: Dette bildet viser igjen hva GD-1 ser ut til å se ut. Bunn: Dette bildet viser hvilke datamodeller som spår GD-1 vil se ut etter en samhandling med en stor, tung gjenstand.

Topp: Dette bildet viser igjen hva GD-1 ser ut til å se ut. Bunn: Dette bildet viser hvilke datamodeller som spår GD-1 vil se ut etter en samhandling med en stor, tung gjenstand.

Kreditt: Nye Astrophysical Probes of Dark Matter, Ana Bonaca / GAIA

Men det er vanskelig å helt utelukke et lysende objekt, delvis fordi forskerne ikke vet hvor fort det beveget seg under virkningen. (Det kan ha gått veldig fort, men ikke helt så tungt som forventet – en ekte mørk kule – Bonaca sa. Eller det kunne ha beveget seg langsomt, men vært veldig massiv – en slags mørk hammer.) Uten et svar på det spørsmålet, det er umulig å være sikker på hvor tingen ville ha endt opp.

Likevel er muligheten for å ha funnet en ekte mørk materieobjekt tantalizing.

For tiden vet ikke forskerne hva mørkt materie er. Vårt univers synes å virke som den lysende saken, de ting vi kan se er bare en liten del av det som er der ute. Galakser binder sammen som om det er noe tungt inni dem, klynget i sine sentre og skaper enorm tyngdekraft. Så de fleste fysikere har grunn til at det er noe annet der ute, noe usynlig. Det er mange forskjellige meninger om hva det er laget av, men ingen av anstrengelsene for å oppdage det mørke materielle stoffet på jorden har ennå arbeidet.

Denne tette ballen av usett noe som skjuler gjennom vår Melkevei, tilbyr fysikere et nytt skrap av bevis på at mørkt materiale kan være ekte. Og det vil tyde på at mørkt materie er virkelig "klumpet", som de fleste teorier om dets oppførsel forutser. [Beyond Higgs: 5 Elusive Particles That May Lurk in the Universe]

Hvis mørkt materiale er "klumpet", så er det konsentrert i uregelmessige biter som distribueres grovt over galakser – likt det lysende stoffet vi ser konsentrert i stjerner og nebler. Noen alternative teorier, inkludert teorier som tyder på mørkt materiale, finnes ikke i det hele tatt, vil ikke inkludere noen klumper – og ville ha effekten av mørk materie fordelt jevnt over galakser.

Så langt er Bonacas oppdagelse en av en slags, så ny at den ennå ikke har blitt publisert i en peer-reviewed journal (selv om det ble møtt av en mengde fysikere på den prestisjetunge konferansen).

For å trekke den av, sto hun på data fra Gaia-oppdraget, et europeisk romfartsprogram for å kartlegge milliarder stjerner i vår galakse og deres bevegelser over himmelen. Den dannet den beste eksisterende katalogen av stjernene som synes å være en del av GD-1.

Bonaca bekjempet disse dataene med observasjoner fra Multi Mirror Telescope i Arizona, som viste hvilke stjerner som beveget seg mot jorden, og som flyttet bort. Det bidro til å skille mellom stjerner som virkelig beveget seg med GD-1, og de som bare satt ved siden av den i jordens himmel. Denne innsatsen ga det mest presise bildet noensinne av GD-1, som avslørte det andre gapet, sporet og en tidligere usett region av stjernestrømmen.

Nedover veien, sa Bonaca, hun vil gjøre flere kartleggingsprosjekter for å avsløre andre områder av himmelen der noe usett ser ut til å banke stjerner rundt. Målet, sa hun, er å etter hvert kartlegge klumper av mørkt materiale over hele Milky Way.

Opprinnelig publisert på Live Science.