Šis tiltas nepanašus į jokį kitą. Per tarpgalaktinę tuštumą tarp Andromedos ir Trikampio galaktikų tęsiasi 782 000 šviesmečių ilgio vandenilio tiltas.
Didžiulis „tiltas“ yra kol kas stipriausias paskutinio normalios materijos trečdalio, iki šiol išvengdavusio tiesioginio aptikimo, įrodymas.
Visatos susiformavimo kompiuteriniai modeliai rodo, kad tokios didžiulės struktūros turėtų egzistuoti.
Tačiau astronomams nepavyko jų išvysti iki 2004 metų, kai Robertas Braunas ir Davidas Thilkeris pranešė apie kažką keisto galaktikų sambūrio, kuriame yra ir mūsų Paukščių Takas, vadinamosios Vietinės grupės, tyrime.
Jie matė neutralių vandenilio atomų sankaupas, besitęsiančias tarp Andromedos (galaktika M31) ir Trikampio (M33). Vandenilio yra ir galaktikų haluose, tačiau šios sankaupos buvo kitokios: jos atrodė kaip tarp dviejų galaktikų besitęsiantis tiltas.
Vaizdas buvo toks silpnas, kad daugelis abejojo tokios struktūros egzistavimu. Braunas, dabar dirbantis CSIRO, Australijos nacionalinėje kosmoso agentūroje, Eppinge, Naujajame Pietų Velse, Thilkeris iš Johnso Hopkinso universiteto Baltimorėje, Merilende, apžiūrėjo radinį, naudodami Westerbork Synthesis radioteleskopą Nyderlanduose. Teleskopas buvo suderintas taip, kad buvo aukojama raiška vardan jautrumo. Kitais žodžiais tariant, tyrėjai matė blyškias vandenilio sankaupas – bet vaizdas buvo pernelyg išplautas, kad būtų galima įžiūrėti smulkesnes detales.
„Buvo žmonių, abejojusių, kad tai yra iš tiesų ir buvo sudėtinga įtikinti antraip“, - sako Felixas Lockmanas iš JAV Nacionalinės Radioastronomijos observatorijos Grynbankse, Vakarų Virdžinijoje.
Sudėtinga, tačiau ne neįmanoma. Tereikėjo pažvelgti atidžiau. Lockmanas su kolegomis atliko detalesnį patikrinimą, naudodami didžiausią pasaulyje visiškai valdomą vienos antenos radioteleskopą – 100 metrų pločio Green Bank teleskopą.
Lockmano tyrimas buvo toks pat jautrus, kaip ir Brauno su Thilkeriu, bet penkis kartus didesne erdvine raiška. Jo pateikiamas vaizdas išteisino Brauną ir Thilkerį: Lockmano komanda irgi rado neutralaus vandenilio tumulus tarp M31 ir M33, rodančius, kad šios dvi galaktikos tikrai sujungtos dujų tiltu (arxiv.org/abs/1205.5235).
Braunas džiaugiasi, kad tiltas nėra jo astronominės vaizduotės vaisius. „Nors buvome tikri [tilto] realumu, tai buvo stulbinantis atradimas“, - sako jis. „Tad labai svarbu, kad dabar padarytas nepriklausomas patvirtinimas.“
Šis tiltas tikriausiai driekiasi visą atstumą tarp M31 ir M33, apie 782 000 šviesmečių arba 7,4 × 10¹⁸ kilometrų. Pakankamai ilgai, kad būtų galima spėti, kad jame gali būti labai daug vandenilio. Siekdama tai išsiaiškinti, Lockmano komanda susitelkė į dvi tilto atkarpas, trumpesnes, nei 6500 šviesmečių. Jie apskaičiavo, kad kiekvienoje sekcijoje yra 100 000 Saulės masių neutralaus vandenilio.
Tačiau šis neutralus vandenilis yra tarpgalaktinėje erdvėje, o joje tiek radiacijos, kad dauguma vandenilio atomų turėtų būti praradę vienintelį savo elektroną. Tiltas nebus išvengęs šio jonizacijos proceso. Iš tiesų, jis tikriausiai susideda iš jonizuoto vandenilio, neskleidžiančio tokių radijo bangų, kokias skleidžia neutralus vandenilis, tad negalimo aptikti tokio tipo astronominiais tyrimais.
Brauno vertinimais, tilte turi būti tiek daug jonizuoto vandenilio, kad visa struktūra sveria maždaug 500 milijonus Saulės masių. Jei taip yra iš tiesų, mūsų supratimas apie normalios, barioninės materijos paplitimą visatoje turėtų pakisti.
Trečdalis visos barioninės materijos yra žvaigždėse ir galaktikose. Kitas trečdalis yra labai išskydęs ir manoma, sudaro kosmose besidriekiančių gijų tinklą. Likusi dalis paslaptinga. Ji turėtų būti netoli nuo galaktikų, retesnė, nei pati galaktika, bet tankesnė, nei gijos, tačiau jos niekas nebuvo matęs.
„M31-M33 tiltas, regis, yra „paskutiniojo trečdalio“ pavyzdys“, - sako Braunas, „ir svarbu, kad tai ko gero pirmasis tiesioginis šios sunkiai apčiuopiamos terpės įrodymas.“
Astronomai šiai trūkstamai materijai turi pavadinimą: WHIM (warm-hot intergalactic medium – šilta karšta tarpgalaktinė terpė). Fizikas Jeremiah'as Ostrikeris iš Princetono universiteto, studijuojantis materijos pasiskirstymą visatoje, sutinka, kad M31-M33 tiltas atitinka apibūdinimą. „Tai yra patvirtinantis šiltos karštos tarpgalaktinės terpės įrodymas“, - sako jis.
Mūsų visatos raidos kompiuteriniai modeliai rodo, kad WHIM tiltai turėtų egzistuoti tarp daugelio, jei ne visų atskirų galaktikų ar net galaktikų spiečių, pastebi Braunas. Yra užuominų, jog taip gali būti ir iš tiesų: vandenilio srovės stebėtos tarp M81, M82 ir NGC 3077 galaktikų, esančių už maždaug 12 milijonų šviesmečių nuo Žemės. Jas jungiančios išskydusio vandenilio srovės tikriausiai yra seniai įvykusio tarpusavio susidūrimo liekanos.
M31-M33 tiltas galėjo susiformuoti panašiai. Šių galaktikų greičių matavimai ir kompiuteriniai modeliai rodo, kad šios dvi galaktikos vos nesusidūrė prieš keletą milijardų metų.
„Artimo prasilenkimo metu [gravitacinės sąveikos] ištrauktos dujos dabar krenta atgal į šias dvi galaktikas jas jungiančiu tiltu“, - paaiškina Braunas.
Jei vandenilio tiltai driekiasi tarp galaktikų, atsiveria stulbinančios perspektyvos. Ar šie tiltai galėtų būti panaudoti tarpgalaktinėms kelionėms, tiekdami vandenilio kurą beveik visiškai tuščioje erdvėje?
Nors tai mažai tikėtinam kadangi dujos tilte yra labai retos, Lockmanas sako: „Manau, jei norėtumėte surinkti dujas tarp galaktikų, čia būtų tinkama vieta ieškoti.“
Tamsiosios materijos krizės išvengta?
Aptikus paskutinįjį normalios materijos trečdalį (žr. pagrindinį tekstą), fizikai gali lengviau atsikvėpti, kad jos nematomo atitikmens paieškos nėra bergždžios.
Manoma, kad tamsioji materija sudaro apie 83 procentus visatos materijos. Ji padeda suprasti, kaip visatos struktūros susiformavo ir juda, tačiau ji pati aptikimo kol kas išvengia.
Praeitą mėnesį paskelbta studija siūlo paaiškinimą: tamsioji materija neegzistuoja – bent jau mūsų kosminėje kaimynystėje. Christianas Moni-Bidinas su kolegomis iš Concepción universiteto Čilėje, siekdami įvertinti bendrą jos masę Saulės prieigose, sekė netoli Žemės esančių žvaigždžių judėjimą. Komanda padarė išvadą, kad visą judėjimą gali paaiškinti vien matomosios materijos poveikis (New Scientist, balandžio 28, psl. 6).
Bet jie padarė mažytę klaidelę, teigia Jo Bovy ir Scottas Tremaine'as iš Pažangių studijų instituto Prinstone, Niu Džersyje. Moni-Bidinio komanda tyrė žvaigždes, kurių orbitos nueina daug aukščiau arba žemiau nuo Paukščių Tako disko plokštumos, kad iš jų greičio prie galaktikos centro išsiaiškintų, kokia trauka jas veikia netoliese esančių žvaigždžių ir tamsiosios materijos masė.
Jie tarė, kad žvaigždžių greičiai bus pastovūs, sako Bovy'is ir Tremaine'as, bet aukštai virš galaktinio disko ar po juo skriejančių žvaigždžių orbitos yra smarkiai elipsiškos, ir jų greičiai nėra vienodi bet kokiu atstumu nuo galaktikos centro. Imant vidurkį, jų orbitiniai greičiai turėtų būti mažesni, nei gavo Moni-Bidinas ir jo kolegos.
Bovy'is ir Tremaine'as dar kartąs išanalizavo duomenis ir gavo, kad tamsiosios materijos kiekis mūsų kaimynystėje atitinka ankstesnius spėjimus – iš tiesų, tamsiosios materijos netoliese gali būti šiek tiek daugiau, nei manyta (arxiv.org/abs/1205.4033).
Tai reiškia, kad „tamsiosios materijos aptikimo Žemėje perspektyvos geros“, sako Bovy'is.
Lisa Grossman
Anil Ananthaswamy
New Scientist, № 2867
Vytautas Povilaitis
