Nezvyklá satelitní galaxie Mléčné dráhy

Galaxie Kráter 2, identifikovaná v roce 2016, vyniká mezi satelitními galaxiemi Mléčné dráhy díky své obrovské velikosti a extrémně nízké jasnosti, což naznačuje neobvyklou dynamiku temné hmoty. Převládající model CDM (cold dark matter) se s těmito vlastnostmi potýká jen těžko. Kráter 2, velká, matná satelitní galaxie vykazuje vlastnosti, které zpochybňují tradiční teorie studené temné hmoty. Teorie SIDM (self-interacting dark matter) poskytuje lepší vysvětlení a navrhuje interakce temné hmoty, které snižují hustotu a zvyšují velikost galaxie, což odpovídá pozorování.

Galaxie Kráter 2, která se nachází přibližně 380 000 světelných let od Země, je jednou z největších satelitních galaxií Mléčné dráhy. Extrémně chladný a s pomalu se pohybujícími hvězdami má Kráter 2 nízkou povrchovou jasnost. Jak tato galaxie vznikla, zůstává nejasné.

Výzvy v porozumění galaxii Kráter 2

„Od jejího objevu v roce 2016 došlo k mnoha pokusům reprodukovat neobvyklé vlastnosti galaxie Kráter 2, ale ukázalo se to jako velmi náročné,“ řekl Hai-Bo Yu, profesor fyziky a astronomie na University of California, Riverside, jehož tým nyní nabízí vysvětlení původu Kráteru 2 v článku publikovaném nedávno v The Astrophysical Journal Letters.

Satelitní galaxie je menší galaxie, která obíhá větší hostitelský hvězdný ostrov. Temná hmota tvoří 85 % hmoty vesmíru a pod vlivem gravitace může tvořit kulovou strukturu nazývanou halo temné hmoty. Neviditelné halo prostupuje a obklopuje i galaxii Kráter 2. Skutečnost, že galaxie je extrémně studená, naznačuje, že její halo má nízkou hustotu.

Naše Galaxie, Mléčná dráha, je obklopena asi padesáti trpasličími galaxiemi. Většina z těchto galaxií je identifikovatelná pouze pomocí dalekohledů a byla pojmenována podle souhvězdí, ve kterém se objevují na obloze (například Drak, Sochař nebo Lev). Dvě nejviditelnější trpasličí galaxie se však nazývají Velký Magellanův oblak (LMC) a Malý Magellanův oblak (SMC) a jsou snadno viditelné i pouhým okem.

Yu vysvětlil, že galaxie Kráter 2 se vyvinula ve slapovém poli Mléčné dráhy a zažila slapové interakce s hostitelskou galaxií, podobně jako oceány Země zažívají vliv slapových sil v důsledku gravitace Měsíce. Teoreticky mohou slapové interakce snížit hustotu halo temné hmoty.

Nejnovější měření orbity Kráteru 2 kolem Mléčné dráhy však naznačují, že síla slapových interakcí je příliš slabá na to, aby snížila hustotu temné hmoty satelitní galaxie, aby byla v souladu s měřeními – pokud je temná hmota tvořena studenými částicemi bez kolizí, jak se očekává z převládající teorie studené temné hmoty neboli CDM.

„Další hádankou je, jakou by mohla mít galaxie Kráter 2 velikost, protože slapové interakce by velikost zmenšily, když se satelitní galaxie vyvíjejí ve slapovém poli Mléčné dráhy,“ řekl Yu.

Navrhování nové teorie: SIDM

Yu a jeho tým používají jinou teorii, aby vysvětlili vlastnosti a původ galaxie Kráter 2. Nazývá se samointeragující temná hmota nebo SIDM a dokáže přesvědčivě vysvětlit různé distribuce temné hmoty. Navrhuje, že částice temné hmoty samy interagují prostřednictvím temné síly a silně se vzájemně srážejí v blízkosti středu galaxie.

„Naše práce ukazuje, že SIDM může vysvětlit neobvyklé vlastnosti galaxie Kráter 2,“ řekl Yu. „Klíčovým mechanismem je, že vlastní interakce temné hmoty zahřívají halo Kráteru 2 a vytvářejí jádro s mělkou hustotou; to znamená, že hustota temné hmoty je zploštělá na malých poloměrech. Naproti tomu v CDM halo by hustota prudce rostla směrem ke středu galaxie.“

Podle Yu je v SIDM relativně malá síla slapových interakcí v souladu s tím, co lze očekávat z měření oběžné dráhy Kráteru 2 a dostatečná ke snížení hustoty temné hmoty galaxie Kráter 2 v souladu s pozorováními.

„Důležité je, že velikost galaxie se také rozšiřuje v SIDM halo, což vysvětluje velkou velikost galaxie Kráter 2,“ řekl Yu. „Částice temné hmoty jsou jen volněji vázány v jádrovém SIDM halo než v CDM halo. Naše práce ukazuje, že SIDM je lepší než CDM při vysvětlování toho, jak galaxie Kráter 2 vznikla.“

Zdroj: https://scitechdaily.com/dark-matter-dynamics-exploring-the-strange-milky-way-satellite-crater-2/

autor: František Martinek