Kõik teavad, et galaktikad on tohutud tähtede kogud. Üks galaktika võib sisaldada neist sadu miljardeid. Kuid on olemas teatud tüüpi galaktika, millel pole tähti. See on õige: null tärni.
Neid galaktikaid nimetatakse tumedateks galaktikateks või tumeda ainega galaktikateks. Ja mitte tähtedest koosnevatena koosnevad nad enamasti Dark Matterist. Teooria ennustab, et tavaliste galaktikate ümber peaks halodes olema palju neid kääbuspimedaid galaktikaid, kuid nende leidmine on olnud keeruline.
Nüüd, Astrophysical Journalis avaldatavas uues artiklis teatavad Yashar Hezaveh Californias Stanfordi ülikoolis ja tema kolleegide meeskond ühe sellise objekti avastamisest. Meeskond kasutas Einsteini ringi uurimiseks Atacamasse suure millimeetrimassiivi täiustatud võimeid, seda nimetati seetõttu, et Einsteini üldise relatiivsusteooria teooria ennustas nähtust juba ammu enne, kui seda täheldati.
Einsteini rõngas on siis, kui lähedase objekti massiline gravitatsioon moonutab valgust palju kaugemast objektist. Need töötavad sarnaselt teleskoobi objektiiviga või isegi silmaklaasidega. Objektiivi klaasimass suunab sissetulevat valgust selliselt, et kauged objektid suurenevad.
Einsteini rõngad ja gravitatsiooniline lääts võimaldavad astronoomidel uurida äärmiselt kaugel asuvaid objekte, vaadates neid raskusjõu läätse kaudu. Kuid need võimaldavad ka astronoomidel rohkem teada saada objektiivina töötava galaktika kohta, mis sel juhul juhtuski.
Kui klaasist läätsel on pisikesi veepisteid, lisavad need laigud kujutisele pisut moonutusi. Nii juhtus sel juhul, välja arvatud objektiivi mikroskoopiliste veetilkade asemel, olid moonutused põhjustatud pisikestest kääbusgalaktikatest, mis koosnevad tumedast materjalist. “Me võime neid nähtamatuid objekte leida samal viisil, nagu näete aknal vihmapiiskade teket. Teate, et nad on seal, kuna moonutavad taustobjektide pilti, ”selgitas Hezaveh. Erinevus on selles, et vesi moonutab valgust murdumise teel, samas kui aine moonutab valgust raskusjõu mõjul.
Kui ALMA rajatis suurendas selle eraldusvõimet, uurisid astronoomid selle võimaluste kontrollimiseks erinevaid astronoomilisi objekte. Üks neist objektidest oli ülaltoodud pildi gravitatsioonilääts SDP81. Uurides SDP81-st läätsega kaugemat galaktikat, avastasid nad kaugema galaktika ringis väiksemaid moonutusi. Hezaveh ja tema meeskond järeldavad, et need moonutused annavad märku kääbuspimeda galaktika olemasolust.
Aga miks see kõik oluline on? Sest universumis või vähemalt meie arusaamises sellest on probleem; puuduoleva massi probleem.
Meie arusaam Universumi struktuuri kujunemisest on üsna kindel, vähemalt laiemas plaanis. Sellel mudelil põhinevad ennustused nõustuvad kosmilise mikrolaine fooni (CMB) ja galaktikate klastrite vaatlustega. Kuid meie arusaam laguneb mõnevõrra, kui rääkida universumi väiksema ulatusega struktuurist.
Üks näide meie arusaamise puudumisest selles valdkonnas on nn puuduva satelliidi probleem. Teooria ennustab, et galaktikaid ümbritseva tumeda aine halodes peaks olema suur hulk nn halo-objekte. Need objektid võivad ulatuda nii suurtest asjadest nagu Magellaani pilved kuni palju väiksemate objektideni. Kohaliku rühma tähelepanekute kohaselt on nende objektide puhul ilmne defitsiit, teoreetiliste ennustustega võrreldes koefitsiendiga 10.
Kuna me pole neid leidnud, peab juhtuma üks kahest asjast: kas saame neid paremini leida või muudame oma teooriat. Kuid tundub, et meie teooriaid Universumi ülesehituse kohta on liiga vara muuta, sest me pole leidnud midagi sellist, mida oma olemuselt on raske leida. Seetõttu on see teadaanne nii oluline.
Nende kääbuspimedate galaktikate vaatlemine ja tuvastamine peaks avama ukse rohkematele. Kui need on veel leitud, saame hakata ehitama nende elanike ja jaotuse mudelit. Nii et kui tulevikus leitakse neid kääbuspimedaid galaktikaid rohkem, kinnitab see järk-järgult meie kõikehõlmavat arusaama Universumi kujunemisest ja struktuurist. Ja see tähendab, et oleme Dark Matteri rollist universumis mõistmisel õigel teel. Kui me ei leia neid ja SDP81 halo külge seotud üks osutub anomaaliaks, siis on see teoreetiliselt tagasi joonestustahvli juurde.
SDP81-ga seotud kääbuse tumeda galaktika tuvastamiseks kulus palju hobujõude. Einsteini rõngastel nagu SDP81 peab gravitatsioonilise läätse efekti saavutamiseks olema tohutu mass, samal ajal kui kääbuspimedad galaktikad on pisikesed. See on klassikaline nõel heinakuhjas ja Hezaveh ja tema meeskond vajasid ALMA andmete analüüsimiseks tohutut arvutusvõimsust.
ALMA ning Hezavehi ja meeskonna väljatöötatud metoodika heidavad loodetavasti tulevikus rohkem kääbuspimedaid galaktikaid. Meeskond arvab, et ALMA-l on suur potentsiaal nende haloobjektide avastamiseks, mis peaks omakorda parandama meie arusaamist Universumi struktuurist. Nagu nad oma töö kokkuvõttes ütlevad: "... ALMA tähelepanekud võivad märkimisväärselt edendada meie arusaamist tumeaine alamstruktuuri arvukusest."
