Kosmiczne Oberwatorium Gaia znajdujące się już od kilku lat na orbicie okołoziemskiej ma za zadanie mierzyć położenie, odległości i ruch własny ponad miliarda gwiazd w naszym bezpośrednim otoczeniu. Siłą rzeczy jednak Gaia przygląda się także gwiazdom znajdującym się w pobliskich galaktykach karłowatych. To właśnie pomiary tych gwiazd wskazują, że galaktyki karłowate nie są takie stabilne, jak mogłoby się wydawać. To może zmusić naukowców do zrewidowania naszych obecnie przyjmowanych założeń kosmologicznych dotyczących obecności ciemnej materii w naszym otoczeniu.
Jak dotąd przyjmuje się, że widoczne na niebie galaktyki karłowate muszą posiadać w sobie duże ilości ciemnej materii, która chroniłaby ich integralność przed oddziaływaniami pływowymi wynikającymi z przyciągania grawitacyjnego znacznie od nich masywniejszej Drogi Mlecznej. Zakładano zatem, że to ciemna materia odpowiada za duże różnice prędkości wewnątrz tych galaktyk.
W najnowszym artykule naukowym opublikowanym na łamach periodyku Monthly Notices of the Royal Astronomical Society astronomowie wskazują, że dane z satelity Gaia dowodzą jednak czegoś innego. W ramach projektu badawczego naukowcy z Instytutu Leibniza w Poczdamie (AIP byli w stanie odtworzyć historię Drogi Mlecznej i jej otoczenia, bazując na związku energii orbitalnej obiektu i epoki jego wejścia w halo galaktyki, czyli czasu, w którym został on przechwycony przez pole grawitacyjne Drogi Mlecznej. Co do zasady, obiekty, które docierają wcześniej, gdy Droga Mleczna była mniej masywna, mają niższą energię orbitalną niż obiekty, które znalazły się w naszym otoczeniu stosunkowo niedawno.
Naukowcy zauważyli tutaj coś, czego się nie spodziewali. Energia orbitalna większości galaktyk karłowatych krążących obecnie wokół Drogi Mlecznej jest wyraźnie wyższa od energii galaktyki karłowatej Strzelca, która pojawiła się w otoczeniu naszej galaktyki jakieś 5-6 miliardów lat temu. To z kolei oznacza, że większość z naszych karłowatych sąsiadek musiała pojawić się w naszym otoczeniu znacznie później, jakieś trzy miliardy lat temu.
Czytaj także: W galaktykach karłowatych powstaje więcej gwiazd niż w masywnych. W końcu wiemy, skąd biorą na to paliwo
Skoro jednak pojawiły się one w otoczeniu Drogi Mlecznej tak niedawno, to siłą rzeczy pochodzą spoza halo naszej galaktyki, a więc z przestrzeni, w której galaktyki karłowate zwykle zdominowane są przez olbrzymie ilości gazu neutralnego. Dopiero wejście w halo naszej galaktyki wypełnione gorącym gazem sprawiło, że utraciły one swój gaz neutralny. Związane z tym gwałtownym procesem wstrząsy i turbulencje fundamentalnie musiały zmienić owe galaktyki. Wcześniej ruch gwiazd i gazu neutralnego był w tych galaktykach uporządkowany. Jednak gdy gaz został z nich wywiany, pojawiły się chaotyczne, losowe ruchy pozostałych w galaktyce gwiazd. Cały proces wyrywania gazu neutralnego z galaktyki jest na tyle gwałtowny, że prędkości pozostałych w niej gwiazd nie są już równoważone przyspieszeniem grawitacyjnym. W takiej galaktyce można zatem dostrzec, że gwiazdy poruszają się w naprawdę szerokim spektrum prędkości. Problem w tym, że skoro gwiazdy w takiej galaktyce wytrącone są z równowagi, to nie ma możliwości prawidłowego oszacowania masy takiej galaktyki, ani sprawdzenia ile w nich znajduje się ciemnej materii. Więcej, gdyby faktycznie w takiej galaktyce karłowatej było dużo ciemnej materii, to nawet po wywianiu gazu neutralnego, ciemna materia mogłaby ustabilizować dysk gwiazd i uniemożliwić wybijanie gwiazd z równowagi orbitalnej.
Wychodzi zatem na to, że galaktyki karłowate wpadły w sidła grawitacji Drogi Mlecznej stosunkowo niedawno. To z kolei oznacza, że dopiero niedawno ich gwiazdy zostały wyrwane z równowagi i zaczął się ich chaotyczny, szaleńczy ruch wewnątrz galaktyki. To z kolei może oznaczać, że to właśnie dlatego naukowcy od jakiegoś czasu odkrywają pojedyncze gwiazdy w zaskakująco dużych odległościach od centrum pobliskich galaktyk karłowatych. Wszystkie te cechy wskazują zatem na to, że wewnątrz galaktyk karłowatych nie ma za dużo ciemnej materii, a to z kolei wskazuje, że nasz dotychczasowy obraz tych fascynujących obiektów był całkowicie błędny.