Včasih je težko zaviti v glavo. Čeprav se morda zdi, da miruje, se planet Zemlja dejansko giblje s povprečno hitrostjo 29,78 km/s (107.200 km/h; 66600 mph). In vendar naš planet nima ničesar na samem Soncu, ki potuje okoli središča naše galaksije s hitrostjo 220 km/s (792.000 km/h; 492.000 mph).
Toda kot je tako pogosto v našem vesolju, postanejo stvari samo bolj osupljive, dlje ko pogledate. Glede na novo študijo mednarodne ekipe astronomov se najmasivnejše 'super spiralne' galaksije v vesolju vrtijo dvakrat hitreje kot Rimska cesta. Vzrok, trdijo, so ogromni oblaki (ali haloji) temne snovi, ki obdajajo te galaksije.
Študija, ki se je pred kratkim pojavila v Astrophysical Journal Letters , so izvedli astronomi iz Znanstveni inštitut za vesoljski teleskop (STSI), Univerza v Cape Townu, The College of New Jersey, Tehnološka univerza Swinburne, Univerza Western Cape in Kalifornijski inštitut za tehnologijo.
Mozaik slik super spiralne galaksije. Zasluge: NASA/ESA/P. Ogle/J. DePasquale (STScI) (zgornja vrstica); SDSS/P. Ogle/J. DePasquale (STScI) (spodnja vrstica)
Super spiralne galaksije so relativno nov pojav za astronome, saj so jih odkrili šele na podlagi podatkov, ki jih je pridobil Sloan Digital Sky Survey (SDSS) in Ekstragalaktična baza NASA/IPAC (NED). Do danes jih je znanih le okoli 100, toda tisto, kar smo opazili pri teh nekaj, kaže, da ti predmeti niso nič drugega kot izjemni.
Poleg tega, da so veliko večje od Rimske ceste, so tudi svetlejše in vsebujejo veliko več zvezd. Največja meri v premeru približno 450.000 svetlobnih let (v primerjavi z Rimsko cesto, ki se razteza na približno 100.000 svetlobnih let) in je približno 20-krat večja. Glede na študijo, ki so jo vodili raziskovalci iz STSI, se zdi, da se tudi vrtijo veliko hitreje.
Zaradi svoje študije se je ekipa zanašala na nove podatke, zbrane z Južnoafriški veliki teleskop (SALT) za merjenje rotacijskih krivulj za 23 znanih masivnih spiralnih galaksij. Dodatne podatke je posredoval 5-metrski teleskop Hale pri Observatorij Palomar medtem ko NASA Infrardeči raziskovalec širokega polja Misija (WISE) je zagotovila pomembne podatke o masi in stopnjah nastajanja zvezd v galaksijah.
Kot je o študiji povedal Tom Jarrett z Univerze v Cape Townu v Južni Afriki:
'To delo čudovito ponazarja močno sinergijo med optičnimi in infrardečimi opazovanji galaksij, razkriva gibanje zvezd s spektroskopijo SDSS in SALT ter druge zvezdne lastnosti - zlasti zvezdno maso ali 'hrbtenico' galaksij gostiteljev - s pomočjo srednje infrardečega slikanja WISE .”
Arhivirane NASA-ine slike, ki prikazujejo 'super spiralne' galaksije, ki presegajo našo spiralno galaksijo, Rimsko cesto. Zasluge: SDSS
Ugotovili so, da se te galaksije vrtijo veliko hitreje kot Rimska cesta, pri čemer se največja vrti s hitrostjo do 570 km/s (350 mps) – skoraj trikrat hitreje. Še več, ekipa je ugotovila, da je hitrost vrtenja super spiral močno presegla maso njihovih sestavnih zvezd, plina in prahu. To je v skladu s tem, kar znanstveniki opažajo že desetletja, kar bi namigovalo, da je za to odgovorna temna snov.
»Super spirale so po mnogih merilih ekstremne. Podirajo rekorde glede hitrosti vrtenja,« je povedal Patrick Ogle, raziskovalec pri STSI in glavni avtor študije. 'Zdi se, da je vrtenje galaksije določeno z maso njenega haloja temne snovi ... To je prvič, da smo našli spiralne galaksije, ki so tako velike, kot so lahko.'
V bistvu so Ogle in njegovi sodelavci ugotovili, da so super spirale obkrožene s temno snovjo, ki je večja od povprečja. Pravzaprav sta Ogle in njegova ekipa ugotovila, da je najmasivnejši halo enak približno 40 bilijonom sončnih mas. Astronomi običajno pričakujejo, da bodo našli toliko temne snovi okoli skupine galaksij in ne ene same.
Ta študija je še en dokaz proti alternativnim teorijam gravitacije, ki poskušajo izključiti prisotnost temne snovi. Priljubljen primer je znan kot Modificirana Newtonova dinamika (MOND), ki predlaga, da je pri najmasivnejših strukturah v kozmosu (galaksije in galaksične kopice) gravitacija nekoliko močnejša, kot bi predvidevala Newton ali Einstein.
Porazdelitev temne snovi, ko je bilo vesolje staro približno 3 milijarde let, pridobljena iz numerične simulacije nastanka galaksij. Zasluge: Konzorcij VIRGO/Alexandre Amblard/ESA
Vendar MOND ne more upoštevati opaženih vrtilnih hitrosti super spiral, kar kaže, da ni potrebna ne-Newtonova dinamika. Druga ugotovitev iz teh opazovanj je bila, da super spirale vsebujejo veliko manj zvezd, kot bi pričakovali, glede na ogromne haloje temne snovi, ki jih obdajajo. To nakazuje, da lahko obilica temne snovi dejansko zavira nastajanje zvezd v galaksijah.
Raziskovalna skupina predlaga dve možnosti, zakaj je tako. Po eni strani se lahko zgodi, da se vsak dodaten plin, ki ga potegnejo v galaksijo, segreje s hitrim vrtenjem do te mere, da je hlajenje in združevanje (in s tem gravitacijski kolaps) manj verjetno. Po drugi strani pa je možno, da hitro vrtenje galaksije moti plinske oblake, zaradi česar se težje združijo in sesedejo.
Kljub temu so super spirale, ki so bile opažene, še vedno sposobne doživeti nastanek zvezd - s hitrostjo približno 30 sončnih mas na leto (ali 30-krat večjo od Rimske ceste). Če pogledamo naprej, Ogle in njegova ekipa upajo, da bodo izvedli nadaljnja opazovanja v upanju, da bodo izvedeli več o gibanju plina in zvezd v diskih super spiral.
Ta in druga vprašanja v zvezi s super spiralami bodo verjetno obravnavali instrumenti naslednje generacije, kot sta vesoljski teleskop James Webb (JWST) in infrardeči vesoljski teleskop širokega polja (WFIRST). Ko bodo ti teleskopi nameščeni, bodo lahko preučevali več super spiral na še večjih razdaljah, kar bo ustrezno v zgodnejši fazi svojega razvoja.
Nadaljnje branje: Hubblesite , Astrophysical Journal Letters