Vega Csillagászati Egyesület

Hol van a sötét anyag hatása a Gaia műhold DR3-as katalógusában? Egy új tanulmány a Gaia asztrometriai műhold adatainak segítségével azt vizsgálta, hogy vajon az alternatív gravitációs hipotézisek képesek-e magyarázni a legfrissebb rotációs görbe-adatokat. Ezek ugyanis 3 szigma, azaz kb. 99,73% bizonyossággal nem egyeznek a sötét anyag jelenlétéből várható grafikonokkal. No de haladjunk csak sorjában! Miért gondoljuk, hogy van sötét anyag? Az 1930-as években egy svájci csillagász, Fritz Zwicky galaxishalmazok tagjainak mozgását tanulmányozta spektroszkópiai módszerek segítségével. A vöröseltolódások vizsgálatával megállapította, hogy az egyes halmaztagoknak mekkora a sebessége a közös tömegközépponthoz képest. (Ugyebár a legközelebbi néhány galaxis kivételével mindegyiknél vöröseltolódást figyelhetünk meg, az Univerzum tágulása következtében. Ezekben azonban lehetnek kisebb-nagyobb eltérések, hiszen az egymástól nem túl távol lévő (néhány millió fényév) galaxisok még bőven tudják számottevően befolyásolni egymás mozgását.) Ez az egymás körüli mozgás betekintést enged a kölcsönös gravitációs vonzásba, ami a halmaztagok között zajlik. A halmaz távolságát a Hubble-Lemaitre-törvény és a vöröseltolódás ismeretében ki tudjuk számolni. Ennek felhasználásával pedig a látható méretekből meghatározható a rendszer fizikai mérete is, ami lehetővé teszi, hogy tömegbecslést adjunk. Hogyan? A gravitációs erőtörvény ismeretével! Ugyanis a szökési sebesség, a rendszer mérete és tömege összefüggésben vannak egymással! Ha látjuk, hogy a rendszer különböző tagjai keringenek a galaxishalmazban, azaz nem sugárirányban esnek befelé vagy dobódnak kifelé, akkor feltehetjük, hogy a rendszer stabil. Ez azt jelenti, hogy a galaxisok sebessége nem elég nagy ahhoz, hogy megszökjenek a halmazból - a halmaz gravitációja benntartja őket. Ezzel már becslést adhatunk az össztömegre. Ezt Zwicky meg is tette, és durván 100-szor akkora számot kapott, mint amire a galaxisokbeli csillagok fényéből becsült tömege alapján számított. Más szavakkal: a halmazt összetartó tömegnek mintegy százszor nagyobbnak kellene lennie, mint amit a világító csillagok fényéből kapunk, máskülönben a halmaz galaxisai szétrepülnének. Ez egy ellentmondás, a kétféle tömegbecslés nagyon különböző eredményre vezetett.