Naukowcy wskazują, że gromady galaktyk mogą być cięższe niż dotychczas sądzono

Zdaniem astronomów gromady galaktyk mogą być około dwa razy cięższe niż dotychczas uważano, a dodatkowa masa może pochodzić z gwiazdowych czarnych dziur i gwiazd neutronowych.

W ramach nowego badania, naukowcy z University of Bonn, pod kierownictwem Pavla Kroupy z Helmholtz Institute for Radiation and Nuclear Physics, odkryli, że jedne z największych struktur we Wszechświecie – gromady galaktyk są około dwa razy cięższe niż dotychczas zakładali astronomowie. Analizy ujawniły, że ta dodatkowa masa pochodzi głównie z gwiazdowych czarnych dziur i gwiazd neutronowych oraz może ona także wyjaśniać obserwowaną ilość pierwiastków ciężkich. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Physical Review D.

Jak opisują astronomowie, gromady galaktyk są największymi grawitacyjnie związanymi strukturami we Wszechświecie, jednak ich masa i skład nie zostały dotąd w pełni zbadane. W ramach nowego badania naukowcy skupili się na tym, w jaki sposób populacje gwiazd i materia są rozmieszczone w gromadach. Wykorzystując teorię Zintegrowanej Galaktycznej Początkowej Funkcji Masy (Integrated Galaxy-wide Initial Mass Function – IGIMF), badacze obliczyli realistyczne ilości populacji gwiazd, a także określili całkowite masy gromad.

Analizy wskazały, że gromady galaktyk było około dwóch razy cięższe dotychczas zakładano. Zdaniem astronomów, te nowe wartości są zgodne z hipotezą zmodyfikowanej dynamiki newtonowskiej (MOND) – hipotezą fizyczną, w której zasady dynamiki Newtona zostały zmodyfikowane o nieliniową zależność siły od przyspieszenia. Została ona zaproponowana w celu wyjaśnienia niezgodności rotacji galaktyk spiralnych z oczekiwaniami na gruncie mechaniki newtonowskiej i tłumaczonej powszechnie jako istnienie ciemnej materii w tych galaktykach. Teoria dotycząca ciemnej materii jako źródła masy, natomiast nie pasuje do wyników, ponieważ jej ilość wymagana w tym przypadku wynosi jedynie około połowy tego, co wcześniej zakładano.

W ramach badania naukowcy wykorzystali dużą ilość danych obserwacyjnych dotyczących gromad galaktyk, w tym dane z pomiarów soczewkowania grawitacyjnego oraz szczegółowe informacje o poszczególnych obiektach wchodzących w ich skład. Na tej podstawie, astronomowie ponownie obliczyli populacje gwiazd każdej galaktyki, aby dokładnie określić całkowitą masę gromad.

Zdaniem naukowców, badania te pomagają lepiej zrozumieć związek między czasoprzestrzenią a materią, a tym samym budowę i ewolucję Wszechświata.

Emil Gołoś