La 300 de milioane ani lumină faţa de noi a fost descoperită o galaxie foarte asemănătoare (ca dimensiuni) cu a noastră însă alcătuită din 99.99% materie întunecată. Bizara galaxie ar putea să fie doar una dintre multele galaxii care conţin materie întunecată în cantitate mult mai mare decât materia luminoasă. Studiul acestora ne-ar putea ajuta să înţelegem din ce anume este alcătuită această misterioasă formă de materie şi să înţelegem mai bine Universul.

În 2015 a fost descoperită, cu ajutorul instrumentului Dragonfly Telephoto Array din New Mexico, o galaxie asemănătoare cu a noastră care însă conţine mult mai puţine stele şi mult mai multă materie întunecată. Galaxia noastră are un diametru de circa 100.000 ani lumină. Dragonfly 44, galaxia nou descoperită, are la rândul ei un diametru de aproximativ 100.000 ani lumină, şi face parte dintr-un grup de 47 de galaxii foarte puţin luminoase situate la o distanţă faţă de Terra de 300 milioane de ani lumină. La această distanţă telescopul Hubble, care vede galaxii indeepartate miliarde de ani lumină faţa de noi, ar fi trebuit să vadă foarte bine o galaxie asemănătoare cu a noastră. Totuşi, până la observaţia efectuată în 2015 nimeni nu a observat această galaxie. Cum de e posibil una ca asta? La ora actuală explicaţia este clară: Dragonfly emite mai puţin de 1% din lumină emisă de galaxia noastră – este deci o galaxie extrem de întunecată şi din acest motiv nu a fost observată cu ajutorul telescoapelor până acum.

Când echipa de astronomi, condusă de Van Dokkum, a observat pentru prima dată această galaxie şi-a dat seama că aceasta are un comportament extrem de bizar: conţine un număr foarte mic de stele! Cum era deci posibil ca aceste stele să rămână împreună şi să formeze o galaxie? Din calculele astronomilor acest lucru părea imposibil.  Pentru a elucida misterul astronomii au folosit un alt instrument, telescopul Keck ÎI de la Deep Imaging Multi-Object Spectrograp, din Mauna Kea (Hawaii).

Au observat astfel cum stelele din galaxia Dragonfly 44 se mişcau foarte rapid – mult mai rapid decât mişcarea care ar fi fost generată de gravitaţia exercitată de stelele vizibile din galaxie. Cuncluzia cercetătorilor a fost ca în această galaxiei există o cantitate mare de materie întunecată care exrcita atracţie gravitaţională asupra stelelor vizibile. Câtă materie întunecată? Ca să fie justificată viteza măsurată a stelelor, galaxia Dragonfly 44 ar trebui să conţină 99.99% materie întunecată. Cu adevărat impresionant! Din această galaxie vedem deci doar 0.01% din materie (adică stelele).

Există deci în univers galaxii compuse din mult mai multă materie întunecată decât materia vizibilă. Există galaxii compuse doar din materie întunecată, fără stele? Nu avem încă un răspuns la această întrebare.

Compoziţia materiei întunecate este un mister: se bănuieşte că este alcătuită din particule pe care încă nu le-am descoperit. Un fel de fraţi şi surori ai particulelor pe care le cunoaştem (electronii, quarcii, neutrinii, fotonii etc.) cu masă mult mai mare. Multe experimente, atât la acceleratoarele de particule cât şi în laboratoarele subterane, încearcă să producă sau să captureze particule de materie întunecată. În ciuda eforturilor extrem de mari în această direcţie până la ora actuală particule de materie întunecată nu au fost detectate. Se spera ca în următorii ani să reuşim să „punem mâna” pe o astfel de particulă.

Între timp însă astronomii spera să observe galaxii compuse în mare parte din materie întunecată mai aproape de noi decât Dragonfly 44. În acest fel am putea studia eventualele semnale emise de către materia întunecată din aceste galaxii.

Universul este plin de mistere care aşteaptă să fie rezolvate  - cu siguranţă materia şi energia întunecate sunt printre cele mai fascinante mistere atât ale fizicii moderne cât şi ale astronomiei şi cosmologiei. De ele depinde soarta viitoare a Universului nostru: o expansiune eternă sau, dimpotrivă, la un moment dat o contracţie a Universului. Cu siguranţă în următorii ani vom reuşi să înţelegem mai bine din ce este compus Universul în care trăim şi din care facem parte.

Articol scris de Cătălina Oana Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi colaborator al Scientia.ro