Az ún. hiányzó törpegalaxisok problémáját ("missing dwarf galaxies") megoldandó M. Geha, a Herzberg Institute of Astrophysics és J. Simon, a CalTech munkatársa, a 10 méteres Keck-II teleszkópra szerelt DEIMOS spektrográffal a Lokális Csoport leghalványabb és legkisebb
tömegű, 99 százalékban a sötét anyag által dominált galaxisait tanulmányozták. Az eredmények alapján a probléma talán nem is akkora, mint ahogyan eddig képzelték, s esély mutatkozik a teljes megoldásra is. Geha szerint a nagyon kicsiny és nagyon halvány galaxisok jóval többen vannak, mint eddig gondolták, ugyanakkor mégiscsak meglepő ilyen nagyszámú sötét galaxis létezése.
Az egész probléma lényege, hogy az Univerzum növekedését és fejlődését
magyarázó "hideg sötét anyag" ("Cold Dark Matter", CDM) modell előrejelzése szerint a Tejútrendszerhez hasonló óriás galaxisok körül több száz, sokkal kisebb törpegalaxisnak kell lennie. Mostanáig azonban mindössze 11 ilyen objektumot találtak a Galaxis közvetlen kozmikus környezetében. Az ellentmondást az elméleti szakemberek azzal a feltevéssel próbálták feloldani, hogy ezek a galaxisok valójában léteznek, csak nagyon-nagyon kevés csillag vannak
bennük, túlnyomó részben sötét anyagból állnak. Az elképzelések szerint a sötét és a "normál" anyag csak gravitációs kölcsönhatásban van egymással, mivel az előbbi elektromágneses sugárzást egyáltalán nem bocsát ki.
Az SDSS-II felmérés keretében felfedezett nyolc új törpegalaxis közül hét a Tejútrendszer kísérője. (Vasily Belokurov, SDSS-II Collaboration)
Geha és Simon nyolc, eredetileg az SDSS (Sloan Digital Sky Survey) keretében felfedezett törpegalaxist tanulmányoztak a DEIMOS spektrográffal. A kutatópáros a nyolc törpegalaxisban vizsgált 814 egyedi csillag spektruma alapján azt találta, hogy ezek a csillagok sokkal lassabban mozognak saját galaxisukon belül, mint bármely más ismert csillagvárosban. Jellemző sebességük mindössze 4-7 km/s, ami jóval kisebb, mint például a Nap 220 km/s-os tejútrendszerbeli keringési sebessége. A vizsgált minta messze a legnagyobb a korábbi kutatásokkal összehasonlítva, így a statisztikus hibák jelentősen kisebbek, mint korábban. A keringési sebességek közvetlen kapcsolatban állnak a rendszer össztömegével, így az új méréseknek köszönhetően lehetővé vált a galaxisok tömegének becslése. A meglepő eredmény szerint a kapott értékek a valaha mért legkisebbek közé tartoznak: mindegyik törpegalaxis legalább tízezerszer kisebb, mint a Tejútrendszer! Simon szerint az ilyen kicsiny galaxisok kialakulása elméleti szempontból sok problémát rejt, például nehéz magyarázni a csillagok keletkezését bennük, s így a Tejútrendszer környezetében várható számukat is nehéz megbecsülni. Az új eredmények alátámasztják, hogy sokkal több törpegalaxis létezhet Galaxisunk körül, s ezzel szűkítik a "szakadékot" a CDM modell és az észlelési eredmények között.
A Lokális Csoport törpegalaxisainak eloszlása, pirossal jelölve a most vizsgált, újonnan felfedezett törpegalaxisokat, barnával pedig a régebb óta ismerteket.
(M. Geha, Herzberg Institute of Astrophysics, Canada)
Mindezek fényében a CDM elmélet néhány értéke
pontosítható, ezáltal a modell jobban illeszthető a lokális univerzum megfigyelt paramétereihez. Geha és Simon szerint az Ősrobbanás után mindössze néhány százmillió évvel keletkezett első csillagok rendkívül erős ultraibolya sugárzása valósággal kisöpörte a hidrogént a szintén akkor keletkezett törpegalaxisokból, melyek így elvesztették a következő csillaggenerációk létrehozásához szükséges alapanyagot, ezért
többségükben nagyon halványak, vagy teljesen sötétek maradtak. Ha ezt a hatást is figyelembe veszik a modellekben, akkor a törpegalaxisok jósolt és megfigyelt száma egyensúlyba hozható. Ha a CDM modell igaz, akkor a hiányzó törpegalaxisoknak létezniük kell, már csak a detektálásuk kérdését kell megoldani. Mivel az SDSS az égbolt 25 százalékát fedi le, a jövő égboltfelmérő programjai keretében jó esély lehet további 50, sötét anyag által uralt törpegalaxis felfedezésére. Ilyen munkára alkalmas teleszkóp épül jelenleg is Mauin, a Pan-STARRS (Panoramic Survey Telescope & Rapid Response System).
A vizsgálat azért is jelentős, mert rámutat arra, hogy a
legnagyobb földi teleszkópokra szerelt spektrográfok alkalmasak az ilyen távoli csillagok sebességének néhány km/s-os pontosságú mérésére, s rövidesen talán a kémiai összetételük meghatározására is, ez pedig hozzájárulhat a törpegalaxisokban zajló csillagkeletkezési folyamatok jobb megértéséhez is.
Az eredményeket részletesen taglaló szakcikk az Astrophysical Journal c. folyóirat november 10-i számában fog megjelenni.
Forrás: W.M. Keck Observatory PR, 2007.09.12.
