U nevjerojatnom pothvatu gravitacijskog istraživanja, astronomi su otkrili tajanstvenu, gustu nakupinu nevidljive materije unutar galaksije čijoj je svjetlosti trebalo 7,3 milijarde godina da stigne do Zemlje.
Riječ je o najmanjem objektu ikad pronađenom na temelju gravitacije na tako velikim kozmičkim udaljenostima, i to za otprilike 100 puta, piše Science Alert.
Što bi točno ova nakupina mogla biti, zasad ostaje otvoreno pitanje, no njezina je masa iznimno mala s obzirom na udaljenost na kojoj je detektirana - tek oko milijun puta veća od mase Sunca.
Na temelju promatranja svemira znamo da postoji nešto što ne emitira svjetlost, a s ostatkom svemira stupa u interakciju isključivo putem gravitacije. Tu pojavu nazivamo tamnom tvari, a njezina priroda - je li glatka ili grudasta - može pomoći znanstvenicima da suze izbor mogućih objašnjenja. Međutim, budući da tamna tvar ne emitira svjetlost, mapiranje njezine distribucije predstavlja velik izazov.
Tu u priču ulazi gravitacija. Sve što u svemiru ima masu, uzrokuje savijanje prostor-vremena oko sebe. Što je masa veća, veća je i zakrivljenost. Kada svjetlost iz udaljene galaksije putuje kroz prostor-vrijeme koje je zakrivila bliža galaksija, ona do nas stiže rastegnuta, iskrivljena i uvećana. Taj fenomen nazivamo gravitacijskom lećom.
Ove leće su izvanredan alat za proučavanje udaljenog svemira, jer ga uvećavaju na način koji postojeća tehnologija ne može. Astronomi također mogu iskoristiti tu iskrivljenu svjetlost kako bi mapirali raspodjelu materije u galaksiji koja djeluje kao leća.
Upravo su to namjeravali učiniti astrofizičar Devon Powell s Instituta Max Planck za astrofiziku i njegov tim. Koristeći opsežnu mrežu teleskopa, usredotočili su se na poznati sustav gravitacijskih leća nazvan JVAS B1938+666. Sustav se sastoji od prednje galaksije udaljene oko 7,3 milijarde svjetlosnih godina i pozadinske galaksije udaljene otprilike 10,5 milijardi svjetlosnih godina, čija je svjetlost rastegnuta u četiri slike zbog gravitacijskog utjecaja bliže galaksije.
Jedna od slika udaljene galaksije svijetli je, zamrljani luk svjetlosti. Unutar tog luka istraživači su uočili neobično suženje. Zaključili su da takvo suženje nije mogla uzrokovati sama galaksija koja djeluje kao leća. Umjesto toga, krivac mora biti dodatna nakupina mase, što je utvrđeno s iznimno visokom razinom pouzdanosti.
"Od prve slike visoke rezolucije odmah smo primijetili suženje u gravitacijskom luku, što je bio očit znak da smo na tragu nečega", rekao je astronom John McKean sa Sveučilišta Groningen u Nizozemskoj. "Samo još jedna mala nakupina mase između nas i udaljene radio galaksije mogla bi to uzrokovati."
Ova masa ne emitira svjetlost - ni u optičkim, ni u radio, ni u infracrvenim valnim duljinama. Potpuno je tamna ili preslaba da bismo je vidjeli. To znači da postoji nekoliko mogućih objašnjenja. Glavni kandidati su nakupina tamne tvari ili patuljasta galaksija koja emitira premalo svjetlosti da bismo je detektirali. Obje su opcije trenutno podjednako vjerojatne, a bit će potrebna daljnja istraživanja kako bi se utvrdio identitet objekta.
"S obzirom na osjetljivost naših podataka, očekivali smo da ćemo pronaći barem jedan tamni objekt, tako da je naše otkriće u skladu s takozvanom 'teorijom hladne tamne tvari' na kojoj se temelji velik dio našeg razumijevanja kako se galaksije formiraju", pojasnio je Powell. "Nakon što smo pronašli jedan, pitanje je sada možemo li pronaći više i hoće li se njihov broj i dalje slagati s modelima."