Približno 115 milijonov svetlobnih let od Zemlje so astronomi na globokih posnetkih vesoljskega teleskopa Hubble opazili komaj vidno sled zvezd. Poimenovali so jo Oyashio, raziskovalci pa menijo, da gre za prvi znani kandidat za takšen zvezdni tok iz kroglaste kopice zunaj Rimske ceste. Toda največje presenečenje se skriva v nečem, česar Hubble sploh ne more videti: oblika toka astronomom pomaga raziskovati temno snov, ki obdaja oddaljeno galaksijo.

Zvezdni tokovi lahko astronomom pomagajo razkrivati nevidno porazdelitev temne snovi v galaksijah. (foto: Dnevne Novice / AI ilustracija)

Komaj vidna sled v oddaljeni galaksiji

Oyashio se skriva v ultra-difuzni galaksiji UGC 9050-Dw1. Takšne galaksije so nenavadni prebivalci vesolja: lahko so zelo razsežne, vendar vsebujejo razmeroma malo zvezd in oddajajo malo svetlobe. Prav zato je njihovo notranjo zgradbo težko podrobno preučevati.

V raziskavi, objavljeni v reviji Nature, mednarodna skupina astronomov predstavlja dokaze, da je Oyashio zvezdni tok, ki izvira iz kroglaste zvezdne kopice. Če bodo njegov izvor potrdila nadaljnja opazovanja, bo to prvi znani primer takšne strukture zunaj naše galaksije.

Tok se razteza približno dva kiloparseka oziroma okoli 6.500 svetlobnih let. Ime Oyashio je dobil po hladnem oceanskem toku v severozahodnem Tihem oceanu.

Astronomi strukture niso zaznali le v enem nizu podatkov. Vidna je tako na posnetkih Hubbla kot v podatkih teleskopa Canada-France-Hawaii Telescope, kar daje odkritju dodatno težo.

Galaksija počasi trga zvezde iz njihove kopice

Kroglaste kopice so goste skupine starih zvezd, ki jih skupaj drži gravitacija. Ko takšna kopica kroži skozi gravitacijsko polje galaksije, lahko plimske sile iz nje postopoma iztrgajo posamezne zvezde.

Te ne odletijo naključno v vesolje. Še naprej sledijo podobni orbiti kot njihova nekdanja kopica in sčasoma ustvarijo dolg, ozek tok.

V Rimski cesti astronomi poznajo več takšnih struktur in jih uporabljajo kot občutljive merilnike gravitacijskega okolja. Oyashio pa odpira možnost, da bi enako tehniko uporabljali tudi v drugih galaksijah.

In prav tu zgodba postane precej večja od nenavadnega traku zvezd.

Zvezde razkrivajo gravitacijo nevidne snovi

Temna snov ne oddaja, absorbira ali odbija svetlobe na način, ki bi omogočal neposredno opazovanje s teleskopom. Njeno prisotnost zato astronomi ugotavljajo predvsem po gravitacijskem vplivu na snov, ki jo lahko vidimo.

Zvezdni tokovi so za to še posebej uporabni. Njihova oblika in pot sta odvisni od gravitacijskega polja, skozi katerega se gibljejo. Če astronomi dovolj natančno izmerijo tok, lahko z računalniškimi modeli preverjajo, kakšna porazdelitev mase bi lahko ustvarila opaženo strukturo.

Raziskava, ki jo predstavlja tudi Technical University of Denmark, kaže, da so modeli toka pomagali omejiti lastnosti haloja temne snovi v galaksiji UGC 9050-Dw1.

Modeli, ki se najbolje ujemajo z opazovanji, kažejo, da UGC 9050-Dw1 obdaja masiven halo temne snovi. To je eden najzanimivejših rezultatov raziskave: komaj vidne zvezde postanejo sledilci gravitacije snovi, ki je teleskop ne more neposredno videti.

Hubble temne snovi ni fotografiral

Pri poročanju o takšnih odkritjih pa je pomembna meja, ki jo je mogoče hitro prestopiti. Astronomi niso neposredno zaznali temne snovi in Hubble je ni posnel.

Posnel je zvezde.

Iz njihove razporeditve ter modelov gravitacijskega okolja lahko znanstveniki sklepajo o masi, ki vpliva nanje. Oyashio je zato gravitacijska sled oziroma sonda temne snovi, ne njena fotografija.

Takšni tokovi so lahko zelo občutljivi na okolje, skozi katerega potujejo. Njihova ukrivljenost, zgostitve ali vrzeli lahko zato skrivajo informacije o razporeditvi mase, ki je sicer ne vidimo.

Ultra-difuzne galaksije so pri tem še posebej zanimive. Njihova velikost je lahko primerljiva z veliko svetlejšimi galaksijami, vendar imajo bistveno manj zvezd. Prav razmerje med vidno snovjo in skupno maso je eno od vprašanj, zaradi katerih astronomi v njih iščejo sledi temne snovi.

Oyashio ponuja drugačen način merjenja. Namesto da bi se zanašali samo na svetlobo šibke galaksije, lahko astronomi preučujejo, kako je njena gravitacija skozi čas oblikovala tok zvezd. Avtorji raziskave so tako z Oyashiem omejili maso in gostotni profil haloja temne snovi v UGC 9050-Dw1 s pomočjo zvezdnega toka.

Odkritje še potrebuje dodatno potrditev

Čeprav so rezultati obetavni, avtorji ostajajo previdni. Govorijo o kandidatu za prvi takšen zvezdni tok zunaj Rimske ceste, ne o odkritju, pri katerem bi bila vsa vprašanja že rešena.

Globlja opazovanja s Hubblom ali vesoljskim teleskopom James Webb bi lahko razkrila več zvezd in natančneje določila strukturo Oyashia. Spektroskopske meritve pa bi pomagale preveriti, ali imajo zvezde v toku in domnevni matični kopici lastnosti, ki potrjujejo skupen izvor.

Če bo povezava potrjena, bo Oyashio postal nekaj več kot astronomska posebnost. Pokazal bo, da je mogoče tanke zvezdne tokove uporabljati kot orodje za preučevanje temne snovi tudi daleč zunaj naše galaksije.

Roman bi lahko našel veliko več takšnih sledi

Hubble je izjemno natančen, vendar naenkrat vidi razmeroma majhen del neba. Prihodnja širokokotna opazovanja bodo imela pri iskanju podobnih struktur veliko prednost.

Po podatkih Nase bo vesoljski teleskop Nancy Grace Roman združil visoko ločljivost z vidnim poljem, ki je približno stokrat večje od Hubblovega. To bo astronomom omogočilo pregledovanje ogromnih območij neba brez izgube podrobnosti, potrebnih za iskanje šibkih struktur.

Prav Nasin vesoljski teleskop Roman bi lahko zato našel veliko več zvezdnih tokov in omogočil primerjavo njihovih lastnosti v različnih galaksijah.

Če bodo astronomi našli še več struktur, podobnih Oyashiu, bi dobili novo mrežo gravitacijskih sond za raziskovanje temne snovi. Posamezno nenavadno odkritje bi tako lahko postalo začetek precej širšega pogleda na nevidno zgradbo galaksij.

Komaj vidna struktura, ki odpira veliko vprašanje

Na Hubblovem posnetku Oyashio ni spektakularen objekt, kakršni so svetle meglice ali eksplozije zvezd. Je šibka, razpotegnjena sled zvezd, ki jo je mogoče zlahka spregledati.

Toda prav njena oblika nosi dragoceno informacijo. Zvezde so skozi ogromna časovna obdobja sledile gravitacijskemu polju svoje galaksije in v današnji razporeditvi ohranile del njegovega zapisa.

Temna snov ostaja nevidna. Njena gravitacija pa ni.

Če bodo Hubble, James Webb in predvsem Roman odkrili še več podobnih tokov, bi lahko astronomi iz teh šibkih zvezdnih sledi postopoma sestavljali zemljevid nevidnih struktur, ki obdajajo galaksije. Oyashio je morda prvi namig, kako bi lahko bilo videti takšno raziskovanje.