Setki galaktyk tworzą nieznaną do tej pory rotującą strukturę. Może ona ujawnić sekrety ciemnej materii

To opublikowane w „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society” odkrycie pozwoli astronomom spojrzeć inaczej na powstawanie, ewolucję i różnorodność galaktyk, twierdzi Jung.

Galaktyki we Wszechświecie nie są rozmieszczone przypadkowo ani też równomiernie, lecz układają się w struktury zwane włóknami, które wraz z ciemną materią łączą je ze sobą poprzez całą przestrzeń. Wspólnie z pustkami – obszarami zawierającymi bardzo mało materii – i grupami setek tysięcy galaktyk znanymi jako gromady, włókna te tworzą coś, co astronomowie nazywają kosmiczną siecią.

Włókna te są głównymi kanałami, przez które przepływa materia, zasilając galaktyki i gromady w miarę ekspansji struktur. „Badanie włókien daje wgląd w to, jak dochodzi do powstania struktur wielkoskalowych oraz jak galaktyki nabywają rotacji” – mówi astrofizyk Peng Wang z Obserwatorium Astronomicznego w Szanghaju, który nie brał udziału w tych nowych badaniach.

W 2021 roku Wang i jego współpracownicy donieśli, że na podstawie obliczeń i zdjęć satelitarnych kilka włókien wydawało się obracać. W ramach kolejnych badań przyjrzano się bliżej jednej z tych struktur. Korzystając z danych z radioteleskopu MeerKAT w RPA uzyskanych w ramach mapowania zimnego wodoru w pobliskich galaktykach, zespół Jung odkrył 14 bogatych w wodór galaktyk ułożonych w cienką strukturę o długości 5,5 mln lat świetlnych osadzoną z kolei we włóknie o długości 50 mln lat świetlnych zawierającym ponad 280 galaktyk.

Badacze zaobserwowali, że wiele z indywidualnych galaktyk wykrytych przez MeerKAT wykazywało rotację – i ku swemu zaskoczeniu stwierdzili, że całe włókno, łącznie z pozostałymi galaktykami, wydawało się obracać synchronicznie z tą rotacją z prędkością około 110 km/s, coś, czego astronomowie dotąd nigdy nie widzieli. „Zaczęłam wątpić, czy to prawda, czy może popełniłam jakiś błąd w analizie” – mówi Jung.

Wykrycie tego zjawiska „jest doprawdy czymś wyjątkowym”, dodaje Wang, ponieważ sygnał obserwacyjny jest niezwykle słaby, a nakładające się na siebie obiekty wzdłuż linii widzenia mogą zafałszować obraz, jeśli nie dochowa się wielkiej staranności przy gromadzeniu danych i modelowaniu.

W ramach późniejszych analiz Jung i jej zespół odkryli, że włókno to najprawdopodobniej w dalszym ciągu przyjmuje kolejne ilości materii. Wiele z zawartych w nim galaktyk wydaje się znajdować we wczesnej fazie wzrostu, mówi, ponieważ ewidentnie są bogate w wodór, który stanowi paliwo dla nowych gwiazd.

Jednego z najbardziej przekonujących dowodów na istnienie ciemnej materii mogą dostarczyć pomiary rotacji galaktyk. Badanie rotacji włókien może z kolei ujawnić, ile ciemnej materii się w nich znajduje, twierdzi astronom Noam Libeskind z Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam w Niemczech, który nie uczestniczył w tych badaniach. Zdaniem Libeskinda, poprzez ukazanie, jaki ułamek materii Wszechświata stanowią te włókna, zarówno to, jak i przyszłe badania tego typu oferują „sposób na wyznaczenie zawartości ciemnej materii we Wszechświecie”.