Observarea galaxiilor îndepărtate pune sub semnul întrebării o serie de idei dominante despre univers, inclusiv existența materiei întunecate. Acestea sunt concluziile unui studiu publicat recent în revista The Atrophysical Journal Letters.
Astronomii bănuiesc că materia întunecată există datorită modului în care se rotesc stelele și alte tipuri de materie vizibilă de la periferia unei galaxii. Viteza de rotație a obiectelor situate departe de centrul galactic este mult mai mare decât ar trebui să fie conform cantității de materie observabile cu telescoapele. Potrivit înțelegerii actuale a gravitației, acest lucru implică existența unui rezervor de materie invizibilă ce acționează asupra acestor regiuni periferice ale galaxiilor.
Noile rezultate au la bază faptul că obiectele masive curbează țesătura spațiu-timpului. Galaxiile sunt alcătuite din cantități imense de materie vizibilă (stele, gaz și praf) și, conform teoriei, dintr-un halou uriaș de materie întunecată invizibilă. Aceasta înseamnă că lumina este curbată și distorsionată atunci când călătorește dincolo de o galaxie, efect denumit lentilă gravitațională.
În acest context, oamenii de știință au căutat să folosească efectele de lentilă gravitațională din jurul mai multor galaxii pentru a deduce conținutul acestora. Echipa de cercetători a analizat un catalog de aproximativ 130.000 de galaxii observate de VLT Survey Telescope din cadrul Observatorului Paranal al ESO din Chile, căutând indicii ale prezenței unor galaxii îndepărtate a căror lumină a fost curbată și distorsionată de obiectele din prim plan.
Efectul de lentilă gravitațională oferă indicii despre masele galaxiilor din prim plan, inclusiv despre materia lor vizibilă și despre presupusa materie întunecată ce înconjoară galaxiile. Echipa a calculat masa la diferite distanță față de centrul galactic și a dedus viteza cu care stelele ar trebui să orbiteze la distanțele respective.
Potrivit modelului cosmologic denumit Lambda CDM, materia întunecată se aglomerează sub forma unor globuri imense, a căror forță gravitațională atrage materia vizibilă, care formează galaxiile. Observațiile anterioare au arătat că aceste aglomerări în formă de halou se extind la cel puțin 300.000 de ani-lumină de la centrul unei galaxii. Dincolo de această limită, rotația unei stele ar trebui să încetinească.
Cu toate acestea, cu ajutorul efectului de lentilă gravitațională, cercetătorii au calculat că o stea localizată la o distanță de un milion de ani-lumină față de centrul galactic și până la 3 miliarde de ani-lumină depărtare s-ar roti în continuare mult prea repede având în vedere cantitatea estimată de materie vizibilă și întunecată din galaxie. Aceasta înseamnă că există și mai multă materie invizibilă? Poate că nu.
O altă teorie cosmologică, rivala teoriei Lambda CDM, denumită dinamica newtoniană modificată (MOND), nu acceptă conceptul de materie întunecată și sugerează că gravitația se comportă diferit la scara galaxiilor. MOND prezice în mod specific observațiile noului studiu.
Însă aceasta nu înseamnă că teoria Lambda CDM este invalidată. De exemplu, structurile la scară largă din univers pot fi explicate mai bine prin teoria Lambda CDM decât prin teoria MOND. Poate că există idei și mai exotice în modelele exotice ale gravitației, inspirate de teoria stringurilor, care ar putea explica existența structurilor la scară mare din univers.
Sursa: Science News