Rendkívüli felfedezés: csillagfolyamot találtak egy távoli galaxisban

A felfedezést egy nemzetközi kutatócsoport tette, amelynek munkájában a Northwestern University asztrofizikusa, Tjitske Starkenburg is részt vett. Az eredményeket augusztus 12-én közölték a Nature folyóiratban.

Egy lassan szétszakadó csillaghalmaz nyomai

A csillagáramok úgy jönnek létre, hogy egy gömbhalmaz – vagyis több ezer, illetve akár több millió csillagot sűrítő, gravitációsan összetartott csillagcsoport – hosszú időn keresztül kering egy galaxis körül. A galaxis gravitációja fokozatosan kiszakíthat belőle csillagokat.

Ezek a csillagok azonban nem szóródnak szét véletlenszerűen. Többnyire ugyanazt a pályát követik, így több milliárd év alatt hosszú, keskeny és rendkívül halvány csíkot alkothatnak az űrben.

Hasonló csillagáramokat a Tejútrendszerben már több tucat alkalommal azonosítottak, más galaxisok körül azonban eddig nem sikerült egyértelműen megfigyelni ilyen képződményt. A probléma az, hogy a csillagáramok fénye olyan gyenge, hogy rendszerint szinte teljesen elvesznek a gazdagalaxis ragyogásában.

A mostani áttörést a Hubble űrteleszkóp korábbi megfigyelései hozták. A kutatók az UGC 9050-Dw1 jelű, úgynevezett ultra-diffúz galaxisról készült felvételeken egy halvány, keskeny ívet vettek észre. A galaxis viszonylag kevés csillagot tartalmaz, ezért a környezete szokatlanul sötét hátteret biztosított a csillagáram felismeréséhez.

A sötét anyag nyomában

A felfedezés legfontosabb következménye azonban nem maga a csillagáram, hanem az, amit elárulhat a láthatatlan anyagról.

A sötét anyag az univerzum anyagának nagyjából 85 százalékát teszi ki, közvetlenül azonban nem figyelhető meg, mivel nem bocsát ki és nem ver vissza fényt. Jelenlétére elsősorban gravitációs hatásaiból következtetnek.

A csillagáram pályája viszont pontosan ezt a gravitációs környezetet őrzi. A kutatók több ezer számítógépes szimulációban különböző sötétanyag-eloszlásokat és csillaghalmaz-tulajdonságokat vizsgáltak, majd azt keresték, mely modellek képesek a legjobban reprodukálni a megfigyelt képződményt.

„A csillagáramban lévő csillagok mind közel ugyanazon a pályán mozognak, ezt a pályát pedig a galaxis gravitációja alakítja”

– mondta Starkenburg. Hozzátette: a gravitáció modellezésével megbecsülhető a galaxis teljes tömege. Mivel a látható anyag mennyisége nagyjából ismert, a fennmaradó tömeg a sötét anyaghoz köthető.

Az eredmények szerint az UGC 9050-Dw1 jelentős mennyiségű sötét anyagot tartalmaz, összhangban az ultra-diffúz galaxisokról korábban kialakult képpel.

Az új teleszkópok még több hasonló képződményt találhatnak

A kutatók szerint az első, Tejútrendszeren kívüli csillagáram megtalálása egy új kutatási irány kezdetét jelentheti. Ha más galaxisokban is sikerül hasonló képződményeket azonosítani, a csillagászok részletesebb képet kaphatnak arról, hogyan oszlik el a sötét anyag a világegyetemben.

A vékony csillagáramok különösen érzékenyek lehetnek a sötét anyag kisebb koncentrációira. Ha egy ilyen sűrűsödés elhalad mellettük, hézagokat vagy csomósodásokat hozhat létre a csillagok eloszlásában. Ezek megfigyelése így közvetett bizonyítékot szolgáltathat a sötét anyag szerkezetére.

A következő években az ESA Euclid űrteleszkópja és a NASA Nancy Grace Roman űrteleszkópja is segíthet a keresésben. Ezek az obszervatóriumok a Hubble-nél jóval nagyobb égterületet képesek felmérni, így várhatóan sokkal több, eddig rejtőzködő csillagáram kerülhet elő.

Starkenburg szerint különösen ígéretes, hogy a mostani felfedezés már meglévő Hubble-adatokból született: a Roman űrteleszkóp pedig a Hubble látómezejének mintegy százszorosát képes lesz vizsgálni.

A kép illusztráció