Nube, ο σχεδόν αόρατος γαλαξίας που φέρνει προκλήσεις στην αστροφυσική

Ο Nube είναι ένας σχεδόν “αόρατος” νάνος γαλαξίας που ανακαλύφθηκε από μια διεθνή ερευνητική ομάδα με επικεφαλή το Ινστιτούτο Αστροφυσικής των Κανάριων Νησιών (Instituto de Astrofísica de Canarias – IAC) σε συνεργασία με το πανεπιστήμιο της La Laguna (ULL). Το όνομά του προτάθηκε από την πεντάχρονη κόρη ενός από τους ερευνητές της ομάδας (“nube” σημαίνει “σύννεφο” στα ισπανικά) και οφείλεται στη διάχυτη εμφάνιση του αντικειμένου. Η επιφανειακή του φωτεινότητα (ροή ανά μονάδα στερεάς γωνίας) είναι τόσο αμυδρή που είχε περάσει απαρατήρητη στις διάφορες προηγούμενες έρευνες αυτού του τμήματος του ουρανού. Αυτός ο γαλαξίας-φάντασμα δυσκόλεψε τους ερευνητές στην παρατήρηση του επειδή τα αστέρια που τον απαρτίζουν είναι πολύ  αραιά και απλωμένα σε μεγάλο όγκο.

Ο εντοπισμός νάνων γαλαξιών, όμως, δεν είναι καινούργιο πρόβλημα και δεν ξεκίνησε με τον γαλαξία Nube. Γενικά, οι νάνοι γαλαξίες χαρακτηρίζονται από χαμηλή επιφανειακή φωτεινότητα και είναι τόσο διάχυτα αντικείμενα ώστε να είναι ουσιαστικά απαρατήρητα ακόμη και στην κοσμική γειτονιά μας. Για παράδειγμα, γύρω στους 38 νάνους γαλαξίες έχουν ανακαλυφθεί στην Τοπική Ομάδα γαλαξιών μας (Local Group) και μόνο 11 βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τον Γαλαξία μας. Όμως, προσομοιώσεις σκοτεινής ύλης προβλέπουν πως θα έπρεπε να υπάρχουν τουλάχιστον 500 τέτοιοι γαλαξίες που δρουν ως δορυφόροι για τον Milky Way. Δύο θεωρίες επικρατούν για την εξήγηση αυτής της απόκλισης: μικρού μεγέθους πυκνώματα σκοτεινής ύλης μπορεί να μην είναι σε θέση να αποκτήσουν τη βαρυονική ύλη* που απαιτείται για τον σχηματισμό αστεριών, ή αφού σχηματιστούν οι νάνοι γαλαξίες, μπορεί να “φαγωθούν” (γαλαξιακός κανιβαλισμός**) γρήγορα από μεγαλύτερους γαλαξίες, καθώς οι πρώτοι βρίσκονται σε κοντινή τροχιά γύρω από τους τελευταίους.

Ο Nube, όμως, δεν μας ξέφυγε! Η πρόσφατη ανακάλυψη του έδειξε πως αυτός ο γαλαξίας έχει ένα σύνολο συγκεκριμένων ιδιοτήτων που τον διαχωρίζουν από τα προηγούμενα γνωστά αντικείμενα. Συγκεκριμένα, η ερευνητική ομάδα εκτιμά ότι ο Nube είναι ένας νάνος γαλαξίας 10 φορές πιο αμυδρός από άλλους του τύπου του, αλλά και 10 φορές πιο εκτεταμένος από άλλα αντικείμενα με συγκρίσιμο αριθμό αστεριών. Για να καταλάβετε καλύτερα τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του, ο Nube έχει το ⅓ του μεγέθους του Γαλαξία μας αλλά έχει μάζα όμοια με το Μικρό Μαγγελανικό Νέφος (η μάζα του Μικρού Μαγγελανικού Νέφους είναι περίπου το 1/1000 της μάζας του Γαλαξία μας). Ο πρώτος συγγραφέας του άρθρου που ανακοίνωσε την ανακάλυψη του γαλαξία δήλωσε έκπληκτος, καθώς οι τωρινές γνώσεις μας δεν μπορούν να εξηγήσουν την ύπαρξη ενός γαλαξία με τέτοια χαρακτηριστικά.

Πριν να ανακαλυφθεί από το τηλεσκόπιο Gran Telescopio Canarias (GTC), εικόνες της ίδιας περιοχής, που είχαν προέλθει από το Sloan Digital Sky Survey (SDSS), αναλύονταν για χρόνια. Σε μία από τις αναθεωρήσεις των δεδομένων παρατηρήθηκε μια αμυδρή λωρίδα που φαινόταν αρκετά ενδιαφέρουσα ώστε να στηθεί για αυτήν ένα ερευνητικό πρόγραμμα. Τότε μπήκε στο παιχνίδι το GTC το οποίο, μέσω της λήψης εξαιρετικά βαθιών πολύχρωμων εικόνων, επιβεβαίωσε πως δεν πρόκειται για κάποιο σφάλμα αλλά για ένα εξαιρετικά διάχυτο αντικείμενο. Έμενε πλέον να προσδιοριστεί η ακριβής απόσταση του.

Κάτι τέτοιο ήταν αρκετά απαιτητικό κι έτσι οι συγγραφείς του άρθρου χρησιμοποίησαν μια υπάρχουσα παρατήρηση του γαλαξία η οποία είχε ληφθεί με το τηλεσκόπιο Green Bank Telescope (GBT). Η απόσταση τελικά υπολογίστηκε γύρω στα 300 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη. Αναμένονται βέβαια επερχόμενες παρατηρήσεις με το ραδιοτηλεσκόπιο Very Large Array (VLA) και το οπτικό τηλεσκόπιο William Herschel Telescope (WHT) ώστε να επιβεβαιωθεί η τιμή της απόστασης. Ακόμα και αν είναι μικρότερη, ο Nube θα εξακολουθεί να είναι ένα πολύ παράξενο αντικείμενο και να προσφέρει μεγάλες προκλήσεις στην αστροφυσική.

Μία από αυτές τις προκλήσεις φωλιάζει στην ακεραιότητα του υπάρχοντος μοντέλου σκοτεινής ύλης. Ο γενικός κανόνας είναι ότι οι γαλαξίες έχουν πολύ μεγαλύτερη πυκνότητα αστεριών στις εσωτερικές τους περιοχές και ότι αυτή η πυκνότητα πέφτει γρήγορα με την αύξηση της απόστασης από το κέντρο (βλ. Εικόνα 3). Ο Nube φαίνεται να είναι κι εδώ εξαίρεση. Στην περίπτωση του, η αστρική πυκνότητα ποικίλλει πολύ λίγο σε όλο το αντικείμενο, για αυτό είναι και τόσο άχνο και εν τέλει χρειάστηκαν οι εξαιρετικά βαθιές εικόνες από το GTC για να παρατηρηθεί. Από την άλλη, κοσμολογικές προσομοιώσεις αδυνατούν να αναπαράγουν τα “ακραία” χαρακτηριστικά του. Το μοντέλο σκοτεινής ύλης μπορεί να αναπαράγει τις δομές μεγάλης κλίμακας στο σύμπαν αλλά υπάρχουν σενάρια, αντικείμενα δηλαδή, μικρής κλίμακας, όπως ο Nube γαλαξίας, για τα οποία δεν μπορεί να δώσει καλή απάντηση.

Τα σχόλια των συγγραφέων για αυτή τη διαπίστωση συνοψίζονται στην άποψη ότι ο Nube και οι όμοιοι του μπορεί να ανοίξουν ένα νέο παράθυρο στην κατανόηση του σύμπαντος. Επιπλέον, οι ασυνήθιστες ιδιότητες τέτοιων γαλαξιών μπορεί να φανερώσουν κάποιες από τις ιδιότητες της κβαντικής φυσικής σε γαλαξιακή κλίμακα, ενώνοντας έτσι τον μικρόκοσμο με τον κόσμο  μεγαλύτερης κλίμακας.

* Με τον όρο “βαρυονική ύλη” αναφερόμαστε στην ύλη από την οποία είμαστε φτιαγμένοι εμείς και τα περισσότερα πράγματα στην καθημερινή μας ζωή. Με άλλα λόγια, τα πρωτόνια, τα νετρόνια και τα άλλα γνωστά σωματίδια, όπως και τα γνωστά μας άτομα και μόρια!

** Αναφέρεται στη διαδικασία κατά την οποία ένας μεγάλος γαλαξίας, μέσω παλιρροϊκών βαρυτικών αλληλεπιδράσεων με έναν σύντροφο, συγχωνεύεται με αυτόν τον σύντροφο.

Πηγή

Nube, the almost invisible galaxy that challenges the dark matter model