Idén december 25-én elhunyt Vera Rubin, amerikai csillagásznő, akinek nevét leginkább a sötét anyag kapcsán ismerjük.

 

A sötét anyag létezését Franz Zwicky svájci származású csillagász már a II. világháború előtti években megsejtette. Kétséget kizáró bizonyítékot a sötét anyag jelenlétére azonban Vera Rubin talált az 1970-es években. Rubin mutatta ki spektroszkópiai észlelésekkel, hogy a galaxisokban a csillagok úgy járják körbe a galaxisok centrumát, hogy eközben keringési sebességük majdhogynem állandó, nem függ a galaxis középpontjától mért távolságtól. Ez a Naprendszerben nem így van: a bolygók annál kisebb sebességgel haladnak pályájukon, minél távolabb vannak a Naptól. A Naphoz közelebbi Vénusz pl. 35 km/s sebességgel halad pályáján, a Föld 30 km/s-cel, a Naptól távolabbi Jupiter pedig 13 km/s-mal rója pályáját a Nap körül. A galaxisbeli csillagokra is hasonlót várnánk, ehhez képest pl. a Tejútrendszerben a maghoz közelebb a csillagok sebessége nő, ha a centrumtól távolabb vannak (!), majd állandó a keringési sebesség a magtól kifelé a legkülső csillagokig (olyan 220 km/s), és más galaxisokban is nagyon gyakran ez a helyzet. Ilyen sebességeloszlást csak olyan tömegeloszlás hozhat létre, ami körülveszi és áthatja az egész galaxist, gravitációs kölcsönhatásra képes, és a csillagok keringési sebességét így módosítja; de ez a gravitáló tömeg láthatatlan műszereinkkel (vagy túl halvány még mindig nekik), ezért nevezik sötét vagy nem látható anyagnak.

 

Egy másik megoldás, hogy a sötét anyag-jelenséget valamiféle extra erőhatás hozza létre.

 

Az utóbbi évtizedek nem oldották meg a sötét anyag-rejtélyét: sem halvány, alig látható anyagot nem találtak, sem extra, túl sötét részecskéket sem, de eddig nem ismert erőhatást (kölcsönhatást) sem, ami a megfigyelteket létrehozza.

 

A szóban forgó extra gravitációs erőmezőt átlagosan egy galaxisban a látható anyag 10-20-szorosát kitevő láthatatlan (sötét) anyag gravitációja tudná létrehozni, nem kevésről van tehát szó. És nem tudjuk, mi az.

 

A sötét anyag létezésére vonatkozó bizonyítékok elfogadtatása pár évbe került, és nem ment könnyen.
Vera Rubin, a sötét anyag-elméleteket inspiráló megfigyelések végzője 1928-ban született az USA  Pennsylvania tagállamában, és 88 évesen hunyt el. A Cornell és a Georgetown egyetemeken tanult, majd – egyebek közt – a Georgetownon és a Carnegie Intézetben is dolgozott. Témavezetői, tanárai között volt R. Feynmann és H. Bethe Nobel-díjas fizikusok, doktori témavezetője George Gamow, a Nagy Bumm-elmélet egyik első megfogalmazója volt. Rubin egyik neves tanítványa volt Sandra Faber, a Faber-Jackson-reláció egyik megalkotója, amelyet az extragalaxisok távolságmérésében használnak a mai napig is.

 

A csillagászatban a Rubin-Ford-effektust is részben róla nevezték el: azt figyelték meg szintén az 1970-es években, hogy számos közeli Sc típusú spirálgalaxis nem vesz részt a Hubble-áramlásban, hanem a Pegazus csillagképben lévő egyik pont felé áramlanak nagy sebességgel. Ez az effektus az egyike annak a sok eltérésnek, ami az általános Hubble-áramlástól mutatkozik.

 

Vera Rubinnak négy gyermeke volt, mind a négy természettudós lett (két geológus, egy matematikus, egy csillagász).

 

Nevét őrzi az 1988-ban a Shoemaker házaspár által a Palomar-hegyről felfedezett 5726 Rubin kisbolygó.

A legtöbb spirálgalaxisban – így a mi Tejútrendszerünkben is – a nem látható anyag mennyisége kb. 10-szeresen meghaladja a látható anyagét. Erről csak azért tudunk, mert a nem látható, vagyis a sötét anyag gravitációs teret kelt, és a csillagok gyorsabban mozognak, mintha csak a látható anyag gravitációja befolyásolná a galaxisbeli mozgásukat. A sötét anyag és a látható anyag mennyisége galaxisról galaxisra változik, de a tízszeres arány elég jó átlag.

A http://arxiv.org/abs/1605.04795 címen közölt tanulmány szerint az NGC 3998 lentikuláris galaxisban viszont alig van sötét anyag: itt a sötét anyag mennyisége sokkal kisebb, mint a láthatóé (általában fordított az arány), a sötét anyag mennyisége csak 7,1%-a a látható anyagénak ebben az esetben. A hibahatár nyolc százalék, vagyis az is elképzelhető, hogy az NGC 3998-ban egyáltalán nincs sötét anyag. Nos, a sötét anyag eloszlása nagyon nem egyenletes az Univerzumban, annyit biztosan levonhatunk következtetésként…

Az alábbi kép az NGC 3998-at és látszó égi szomszédját, az NGC 3990-et ábrázolja. A képskálát a jobb alsó sarokban látszó vonal hossza mutatja (megfelel egy ívpercnek). A képkivágás egy nagyobb képről származik, ami 4×120 sec expozíciós idővel készült, 3×3-as binneléssel, 2011. április 28-án 22:32 UT-től kezdve, f/9,7-es fényerejű,  30,5 cm-es LX 200R távcsővel és ST-10XME CCD-kamerával (David Richards felvétele).
NGC_3998.20110428.im471067-71.av4x120s.C.crop