A The Astrophysical Journal című lapban megjelent tanulmányukban felfedték, hogy milyen kapcsolatban állt a sötét anyag a szupernagy tömegű fekete lyukakkal, amikor a Világegyetem még fiatal volt.
Az 1970-es években fedezte fel Vera Rubin csillagász, hogy a sötét anyag fontos szerepet játszik a galaxisok mozgásában. Észrevette, hogy a lokális galaxisok külső részei a vártnál gyorsabban forognak. Ezt a jelenséget később „lapos rotációs görbének” nevezték el. Ha csak csillagokból és gázból állnának, és engedelmeskednének Newton törvényeinek, akkor a csillagvárosok külső részei lassabban forognának, mint a legnagyobb sebességű belső régiók.
Vera Rubin megfigyeléseit csak az magyarázhatja, ha a galaxisokat nagy mennyiségű láthatatlan tömeg – sötét anyag – halóként veszi körül. Ez teszi lehetővé, hogy a gáz és a csillagok a központtól távolabb nagyobb sebességgel mozogjanak. A sötét anyagot eddig még sehol sem sikerült közvetlenül megfigyelni a Világegyetemben, mivel nem bocsát ki és nem nyel el semmilyen elektromágneses sugárzást, pedig vizsgálata kulcsfontosságú lenne az Univerzum megértéséhez.
A pekingi Kavli Intézet kutatócsoportja nagyjából 13 milliárd fényévre lévő szupernagy tömegű fekete lyukak sötét anyagát vizsgálta. „A lokális galaxisok rotációs görbéinek segítségével Vera Rubin szolgáltatta az első bizonyítékot arra, hogy a sötét anyag létezik. Mi ugyanezt a technikát használtuk a korai Univerzum vizsgálatára.” – mondta John Silverman (Kavli IPMU), a kutatócsoport tagja.
„Tanulmányunk bemutatja, hogy az ALMA obszervatórium segítségével nyomon követett gázdinamikának jelentős szerepe lehet a kozmikus hajnal kvazárjait körülvevő sötét anyag vizsgálatában.” – mondta el Qinyue Fei (KIAA, PKU), a tanulmány vezető szerzője.
A kutatóknak sikerült feltárniuk a két, 6-os vöröseltolódású, erősen sugárzó galaxismag, vagyis kvazár gázdinamikáját. Ehhez az ALMA rádiótávcső-hálózat adatait tanulmányozták, illetve az ionizált szén (C+) emissziós vonalát vizsgálták. A galaxisok rotációs görbéi alapján rájöttek, hogy teljes tömegüknek nagyjából 60 százalékát sötét anyag teszi ki.
A galaxis sugara mentén észlelhető sebességváltozást a kékeltolódású (felénk mozgó), valamint a vöröseltolódású (távolodó) gáz vizsgálatával figyelték meg. (Lásd 1. ábra) Érdekes módon a távoli Világegyetemben a korábbi tanulmányokban felrajzolt rotációs görbék a galaxisok peremére csökkenő sebességet mutatnak, ami a sötét anyag kis mennyiségére utal. A mostani eredmények azonban lapos rotációs görbét adnak ki, ami a Földhöz közeli, nagy tömegű koronggalaxisokra jellemző, rámutatva, hogy szükség van a sötét anyagra a nagy sebességek magyarázatához. (3. ábra).
Az eredmények rávilágítanak a sötét anyag és a nagyon nagy tömegű fekete lyukak közötti bonyolult kapcsolatra. Ennek további vizsgálata fontos a galaxisok fejlődéstörténetének megismeréséhez.
Forrás: https://kiaa.pku.edu.cn/info/1031/9940.htm
Az eredményeket bemutató szakcikk: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ada145
Szerző: Ujhelyi Borbála, Kutatási asszisztens
CSFK Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Intézet