Понякога галактиките са наричани „градове на звезди“. Ако това е така, то в покрайнините им в действителност цари мрак – не само защото броят на звездите тук намалява драстично, но и защото тъмната материя е доминантната форма на масата. В центъра обаче звездите и планетите съставляват по-голямата част от галактическото сърце.
Откакто Вера Рубин откри, че скоростта, с която галактиките се въртят, изисква много повече маса, отколкото може да бъде видяна, астрономите се опитват да разберат какво точно съставлява тази т.нар. „тъмна материя“. Ако открием как въпросната мистериозна субстанция се разпределя в рамките на дадена галактика, ще можем отчасти да си отговорим на този въпрос. За тази цел проф. Кенет Фриймън от Австралийския национален университет използва новаторски подход.
Както без съмнение знаете, Земята се намира в Млечния път, а оттук по-голямата част от галактиката е скрита за нашия поглед. Ето защо астрономите проучват сходни на нашата галактики. „Избрахме NGC 6946, която се намира на над 22 млн. светлинни години“, казва Фриймън.
За да изчислят разпределението на тъмната материя в нея, астрономите най-напред трябва да определят цялостната маса в галактиката и впоследствие – да извадят от нея барионовата материя (т.е. обикновената). Първата част от задачата е изпълнена с помощта на скоростта, с която звездите орбитират галактическия център – по този начин се изчислява общото радиално гравитационно притегляне, на което те са подложени.
Изчислението на обикновената материя и нейното разпределение обаче е доста по-трудна задача. Фриймън и колегите му обаче използват планетарната мъглявина на NGC 6946, за да достигнат до отговора. Ако оставим името настрана, планетарните мъглявини нямат нищо общо с планетите. Те представляват етап от смъртта на дадена звезда, при който звездните ветрове избутват външните ѝ пластове и довеждат до образуването на огромни дифузни формации. Въпреки че са изключително краткотрайни (поне по астрономическите стандарти) във всеки един момент в галактика с размера на NGC 6946 съществуват няколко стотин планетарни мъглявини.
Планетарните мъглявини излъчват специфично зелено сияние, което, ако промени цвета си дори съвсем малко към червено или синьо, свидетелства за промяна в движението. Когато даден галактически диск гледа към нас, астрономите могат да измерят движенията на тези мъглявини в съотношение с галактическата равнина. Тези движения разкриват подробности за местните гравитационни сили от диска. Тъй като обикновената материя е компресирана в диска (за разлика от почти сферичното разпределение на тъмната материя), тази нова информация позволява на Фриймън да определи количеството обикновена маса на различни разстояния от галактическия център.
„Открихме, че звездите и газът съставляват около ¾ от гравитационното притегляне във вътрешните части на Млечния път и други спирални галактики – казва той. – Но тъмната материя доминира изцяло покрайнините на тези галактики.“
Фриймън признава, че не е задължително дистрибуцията на масата на Млечния път да съвпада с тази на NGC 6946 (въпреки сходството в структурата и масата като цял). „Ние проучваме още галактики, ориентирани по същия начин към нас – казва той. - Ако резултатите и от тях са консистентни, можем да направим по-генерални заключения. До момента наблюдаваме тъкмо това.“
На въпроса дали факта, че знаем повече за дистрибуцията на материята ще ни позволи да научим повече и за същността на тъмната материя, Фриймън отговаря: „Не, нямаме никаква представа“ какво представлява тя.
Изследването е публикувано в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
