Zespół naukowców z Uniwersytetu w Durham wykorzystał najdokładniejsze symulacje komputerowe oraz zaawansowane modele matematyczne, aby lepiej zrozumieć środowisko galaktyczne wokół Drogi Mlecznej. Wyniki tych badań wskazują, że w pobliżu naszej galaktyki może ukrywać się od 80 do nawet 100 galaktyk satelitarnych. Wiele z nich jest tak słaba i rozproszona, że do tej pory pozostawała poza zasięgiem naszych teleskopów.
Odkrycie takiej populacji „ukrytych” galaktyk mogłoby rozwiązać jeden z największych problemów współczesnej kosmologii, czyli tzw. „problem brakujących satelitów”. Standardowy model ΛCDM (Lambda Cold Dark Matter), który opisuje budowę i ewolucję Wszechświata, przewiduje istnienie znacznie większej liczby galaktyk karłowatych wokół dużych galaktyk spiralnych, takich jak Droga Mleczna. Tymczasem rzeczywiste obserwacje od lat pokazują ich po prostu za mało.
Czytaj także: Galaktyki satelitarne prawidłowo ułożone w przestrzeni. Teoria ciemnej materii się obroniła
Model ΛCDM zakłada, że tylko 5 proc. Wszechświata to materia barionowa – czyli ta, z której zbudowane są gwiazdy, planety i my sami. Pozostałe 95% stanowią ciemna materia i ciemna energia – tajemnicze składniki, których nie możemy zobaczyć, ale które mają ogromny wpływ na kształtowanie się struktur kosmicznych.
Galaktyki powstają w obszarach zagęszczenia ciemnej materii, czyli w tzw. halo. Najmniejsze z nich często są przyciągane przez większe układy i stają się ich galaktykami satelitarnymi. Część z nich, zwłaszcza te najlżejsze, z biegiem miliardów lat traci swoją masę i blask, stając się niemal całkowicie niewidoczne.
Najnowsze badania skupiły się na tzw. „osieroconych galaktykach”. Są to bardzo słabe i rozproszone obiekty, które pierwotnie znajdowały się w małych halo ciemnej materii. Z czasem jednak, w wyniku potężnych oddziaływań grawitacyjnych Drogi Mlecznej, ich halo zostały rozerwane, a same galaktyki niemal rozpłynęły się w ciemności. Choć są niewidoczne dla współczesnych teleskopów, mogą nadal istnieć – i czekać na odkrycie.
Aby zbadać ten scenariusz, badacze wykorzystali dwie zaawansowane metody: kosmologiczną symulację Aquarius – najdokładniejszy jak dotąd model halo ciemnej materii przypominającego Drogę Mleczną – oraz model GALFORM, który pozwala prześledzić historię powstawania i ewolucji galaktyk na przestrzeni miliardów lat. Dzięki połączeniu tych narzędzi udało się przewidzieć istnienie całej populacji niemal niewidocznych galaktyk.
Czytaj także: Kosmiczna zagadka rozwiązana. Oto co kryje się wokół Galaktyki Andromedy
Co ważne, obserwacje zaczynają powoli potwierdzać te przewidywania. W ostatnich latach zidentyfikowano około 30 ultrasłabych obiektów w pobliżu Drogi Mlecznej. Astronomowie nie są pewni, czy są to galaktyki karłowate, czy może zwarte gromady gwiazd. Zespół z Durham uważa jednak, że przynajmniej część z nich to rzeczywiście przedstawiciele zaginionej populacji słabych galaktyk satelitarnych.
Nadchodzące lata mogą przynieść przełom. W szczególności projekt LSST (Legacy Survey of Space and Time), realizowany w Obserwatorium Very C. Rubin, może odegrać kluczową rolę w poszukiwaniach tych ukrytych galaktyk. Nowoczesna kamera LSST, jedna z największych zbudowanych do celów astronomicznych, umożliwi obserwację nawet najciemniejszych obiektów kosmicznych.
Odkrycie tych galaktyk byłoby potężnym argumentem wspierającym model ΛCDM i doskonałym przykładem na to, jak współczesne obliczenia, fizyka i matematyka pozwalają nam przewidywać niewidoczne jeszcze elementy Wszechświata. Z każdym krokiem jesteśmy bliżej zrozumienia pełnej struktury naszej galaktycznej okolicy.