As "galáxias escuras" que orbitam a Via Láctea

As bordas exteriores da Via Láctea parecem ser orbitado por inúmeras galáxias invisíveis, uma das quais parece estar batendo em nossa própria. Em 2005, os astrônomos descobriram a primeira evidência de galáxias escuras misteriosas sem a luz das estrelas - VirgoHI 21 - uma nuvem misteriosa de hidrogênio no aglomerado de Virgem de 50 milhões de anos-luz da Terra descobriu-se que a colisão com nossa galáxia. Virgohi 21 revelou a existência de ondas de rádio a partir de hidrogênio neutro provenientes de uma nuvem rotativa contendo gás hidrogênio suficiente para gerar 100 milhões de estrelas como o Sol e preencher uma pequena galáxia.

A rotação do VirgoHI21 é demasiado rápido para ser consistente com a gravidade da hidrogénio detectado. Pelo contrário, implica a presença de um halo de matéria escura com dezenas de bilhões de massas solares. Dado o número muito pequeno de estrelas detectados, isto implica uma razão massa-luz de cerca de 500, muito maior do que a de uma galáxia normal (o que seria de cerca de 50). A gravidade maior do halo de matéria escura, nesta interpretação explica a natureza perturbada da vizinha galáxia espiral NGC 4254 ea ponte de hidrogênio neutro que se estende entre as duas entidades.

VirgoHI21 provou ser a primeira descoberta das galáxias escuras anteciparam por meio de simulações de matéria escura-teorias. Apesar de outras galáxias-escuro candidatos tenham sido previamente observado, follow-up observações indicaram que estes eram ou muito fracos galáxias ordinárias ou caudas de maré.

Uma galáxia é uma área escura no universo contendo uma grande quantidade de massa que gira como uma galáxia, mas não contém estrelas, mantidas juntas por matéria escura. Sem nenhuma estrela para dar a luz, só poderia ser encontrada usando radiotelescópios. Foi visto pela primeira vez com a Universidade de Manchester Lovell Telescope em Cheshire, e o avistamento foi confirmado com o telescópio de Arecibo, em Porto Rico.

Os astrônomos agora prever que os grandes galáxias espirais como a Via Láctea, tem centenas de galáxias satélites que orbitam ao seu redor. Enquanto alguns satélites são visíveis, como as Nuvens de Magalhães, muitas outras galáxias são demasiado ténues para ver. Os cientistas suspeitam que essas galáxias satélites fracos são basicamente de "matéria escura", misteriosa, que compõe 85 por cento de toda a matéria no universo e até agora continua a ser detectado.

Usando supercomputadores do National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC), Sukanya Chakrabarti, desenvolveu um método matemático para descobrir estes "escuro" satélites. Quando ela aplicou esse método à nossa galáxia, a Via Láctea, Chakrabarti descoberto um satélite de desmaio pode estar escondido no lado oposto da galáxia da Terra, cerca de 300.000 anos-luz do centro galáctico.

"Nossa abordagem tem amplas implicações para muitos campos da física e da astronomia - para a detecção indireta de matéria escura, bem como matéria escura galáxias anãs dominadas, dinâmica planetária e para a evolução da galáxia dominada por impactos de satélite", diz Chakrabarti, professor assistente de física na Florida Atlantic University.

Chakrabarti técnica envolve uma análise do gás de hidrogênio atômico frio que compõem a periferia do disco uma grande galáxia espiral do. Este gás frio é gravitacionalmente confinado ao disco galáctico e estende-se muito mais longe para fora do que as estrelas visíveis -, por vezes, até cinco vezes o diâmetro da espiral visível. Este gás pode ser mapeado por radiotelescópios.

De acordo com a Chakrabarti, as galáxias satélites escuras criar perturbações na hidrogénio gasoso frio atómica nas bordas do disco da galáxia espiral, e estas perturbações revelar a massa, a distância ea localização do satélite. Com a ajuda de sistemas NERSC, ela validado com sucesso o seu método por meio da análise das observações de rádio do Galaxy Whirlpool, que tem um satélite visível um terço do seu tamanho, e NGC 1512, que tem um satélite de um centésimo de tamanho que é. Seus cálculos previu correctamente a massa ea localização de ambos os galáxias satélites conhecidos.

Quando ela aplicou esta análise para observações de rádio de nossa própria Via Láctea, a análise revelou uma galáxia anã potencial, ou Galaxy X, sentando-se na constelação de Norma ou Circinus, a oeste do centro galáctico em Sagitário, quando vistos da Terra. Porque este satélite fica em frente a Via Láctea a partir da Terra, é obscurecido em nossa linha de visão por gás e poeira, e, portanto, não foi detectado.

Segundo ela Blitz colega Leo, da Universidade da Califórnia em Berkeley, em busca de galáxias satélites com esse método é como deduzir o tamanho ea velocidade de um navio, olhando para seu rastro. "Você vê as ondas de um monte de barcos, mas você tem que ser capaz de separar o rastro de um navio de médio ou pequeno porte do de um transatlântico", diz ele.

Simulações de formação de galáxias sugerem uma galáxia do tamanho da Via Láctea deve caracterizar cerca de 1000 galáxias anãs, mas apenas algumas dúzias foram encontrados até agora. Alguns dos anões em falta podem ser galáxias escuras que são todos, mas invisível, ele diz.

Blitz modelos prevêem que o universo deve conter galáxias anãs muito mais do que a pequena fração que os astrônomos conseguem identificar.

Se assim for, Blitz acha que sabe como encontrar as galáxias escuras. "Imagine-plopping através do gás da Via Láctea exterior", diz ele. "Eles podem criar algum tipo de respingo ou ondulação."

Estes alcances distantes estão relativamente calmas, fazendo com que tais perturbações possível detectar. Blitz explica: "É como atirar dardos em um tabuleiro. Como essas galáxias escuras vir para a Via Láctea, eles provavelmente vai bater as partes externas porque há mais área de superfície ali."

Para identificar todos os pontos de galáxias escuras quentes, Blitz e seu grupo de pesquisa está mapeando a estrutura da Via Láctea. No processo, eles foram capazes de caracterizar a deformação da nossa galáxia geralmente plana: "É como bater pratos, ele é mantido no meio e as partes externas são livres para vibrar", diz ele.
Dentro dessa estrutura, Blitz identificou áreas de vibrações muito localizadas - um sinal encorajador - e está agora à procura de outras galáxias por características semelhantes.

"Isso é exatamente o tipo de assinatura que procurar se a Via Láctea estavam sendo atingidos por essas galáxias de matéria escura", ele says.As promissores como o mapeamento olha, Blitz está a cobrir as suas apostas com uma segunda abordagem: buscando núcleos gasosos que poderiam ser incorporado, mesmo em galáxias escuras.

"Estamos tentando fazer um levantamento regiões do céu para ver se há concentração de hidrogênio atômico que não estão associados a galáxias conhecidas", diz ele. "Eu estou esperando que fazendo uma pesquisa grande o suficiente do céu, nós vamos ser capazes de encontrar galáxias que contém hidrogênio e só há estrelas. Ao olhar para os movimentos do hidrogênio, nós vamos ser capazes de determinar as propriedades da matéria escura que está dentro dele também. "

O mapa resultante do hidrogênio interestelar, poderiam ajudar a responder a um outro paradoxo na astronomia: por que as galáxias de hoje ainda não funcionar fora do gás. De acordo com observações, a maioria das galáxias têm combustível suficiente para a esquerda para fazer estrelas para outros bilhões de anos. No entanto, as galáxias têm suportado pela maior parte da idade do universo, o que torna improvável que tantos deve piscar de uma vez.

Blitz acha que eles podem ser superando seus tanques com gases interestelares. Como as galáxias interagem gravitacionalmente, gases de suas bordas vai ficar arrancados. Estes gases podem eventualmente cair sobre outras galáxias, assim como o vapor de água é reciclado de volta para a chuva. "Deve haver material suficiente entre as galáxias de ser capaz de compensar as estrelas que estão sendo formadas", diz ele. "Isso é mensurável com o Telescópio Allen."

O iamge no topo da página mostra contornos da densidade coluna HI obtidos a partir das observações ALFAFA do campo cerca de VirgoHI21 e NGC 4254 em sobreposição, uma imagem óptica. A cauda HI estende-se desde NGC 4254 (visível no canto inferior esquerdo) mais de 250 kpc para o norte (supondo que ele está a uma distância de 16,7 Virgem Mpc).

A imagem abaixo mostra o 76-m Telescópio Lovell em Jodrell Bank Observatory, onde a primeira galáxia escura foi detectada. O gráfico mostra o sinal de que foi captado pelo telescópio mostrando o pico no 21 centímetros de hidrogênio-Line emitida pelo gás hidrogênio na galáxia escura. (Copyright Universidade de Manchester.)

O Galaxy diário via Lawrence Berkeley National Laboratory e sciencematters.berkeley.edu