ดาราจักรแคระสสารมืดคนแคระซ่อนอยู่ในแหวนไอน์สไตน์

ทุกคนรู้ว่ากาแลคซีเป็นกลุ่มดาวจำนวนมหาศาล กาแลคซีแห่งเดียวสามารถมีพวกมันหลายร้อยพันล้านดวง แต่มีกาแลคซีประเภทหนึ่งที่ไม่มีดาว ถูกต้อง: ศูนย์ดาว

กาแลคซีเหล่านี้เรียกว่ากาแลคซีมืดหรือกาแลคซีแห่งสสารมืด และแทนที่จะประกอบด้วยดาวพวกมันประกอบด้วย Dark Matter เป็นส่วนใหญ่ ทฤษฎีทำนายว่าน่าจะมีกาแลคซีมืดแคระจำนวนมากเหล่านี้ในรัศมีรอบกาแลคซี 'ปกติ' แต่การค้นหาพวกมันนั้นยาก

ตอนนี้ในรายงานฉบับใหม่ที่จะตีพิมพ์ใน Astrophysical Journal Yashar Hezaveh ที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดในแคลิฟอร์เนียและทีมงานของเพื่อนร่วมงานได้ประกาศการค้นพบวัตถุดังกล่าว ทีมใช้ความสามารถที่เพิ่มขึ้นของ Atacamas Large Millimeter Array เพื่อตรวจสอบแหวน Einstein ดังนั้นชื่อนี้เพราะทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein ทำนายว่าปรากฏการณ์นี้จะเกิดขึ้นนานก่อนที่จะมีใครสังเกตเห็น

แหวนไอน์สไตน์คือเมื่อแรงโน้มถ่วงมหาศาลของวัตถุปิดทำให้แสงจากวัตถุที่อยู่ไกลออกไปมากขึ้น พวกมันทำงานเหมือนกับเลนส์ในกล้องโทรทรรศน์หรือแม้กระทั่งแว่นสายตา มวลของแก้วในเลนส์นำแสงเข้ามาในลักษณะที่วัตถุที่อยู่ไกลจะขยายใหญ่ขึ้น

ไอน์สไตน์ริงและเลนส์ความโน้มถ่วงช่วยให้นักดาราศาสตร์ศึกษาวัตถุที่อยู่ไกลมาก ๆ โดยมองผ่านเลนส์ของแรงโน้มถ่วง แต่พวกเขายังอนุญาตให้นักดาราศาสตร์เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับกาแลคซีที่ทำหน้าที่เป็นเลนส์ซึ่งเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นในกรณีนี้

หากเลนส์แก้วมีจุดน้ำเล็ก ๆ จุดนั้นจะเพิ่มความผิดเพี้ยนเล็กน้อยให้กับภาพ นั่นคือสิ่งที่เกิดขึ้นในกรณีนี้ยกเว้นการหยดน้ำด้วยกล้องจุลทรรศน์บนเลนส์ความบิดเบี้ยวเกิดจากกาแลคซีแคระเล็ก ๆ ที่ประกอบไปด้วยสสารมืด “ เราสามารถค้นหาวัตถุที่มองไม่เห็นเหล่านี้ในลักษณะเดียวกับที่คุณเห็นหยดฝนบนหน้าต่าง คุณรู้ว่าพวกเขาอยู่ที่นั่นเพราะพวกเขาบิดเบือนภาพของวัตถุพื้นหลัง” Hezaveh อธิบาย ความแตกต่างคือน้ำบิดเบือนแสงโดยการหักเหขณะที่สสารเบี่ยงเบนแสงตามแรงโน้มถ่วง

เมื่อสิ่งอำนวยความสะดวก ALMA เพิ่มความละเอียดนักดาราศาสตร์ศึกษาวัตถุทางดาราศาสตร์ที่แตกต่างกันเพื่อทดสอบความสามารถของมัน หนึ่งในวัตถุเหล่านี้คือ SDP81 ซึ่งเป็นเลนส์ความโน้มถ่วงในภาพด้านบน ขณะที่พวกเขาตรวจสอบกาแลคซีที่ห่างไกลกว่าซึ่งถูกเลนส์โดย SDP81 พวกเขาค้นพบการบิดเบือนที่น้อยกว่าในวงแหวนของกาแลคซีที่ห่างไกล Hezaveh และทีมของเขาสรุปว่าการบิดเบือนเหล่านี้ส่งสัญญาณว่ามีกาแล็กซี่มืดแคระอยู่

แต่ทำไมเรื่องนี้ถึงมีความหมาย? เพราะมีปัญหาในจักรวาลหรืออย่างน้อยก็ในความเข้าใจของเรามัน; ปัญหาของมวลที่ขาดหายไป

ความเข้าใจของเราเกี่ยวกับการก่อตัวของโครงสร้างของจักรวาลนั้นค่อนข้างแข็งแกร่งอย่างน้อยก็ในระดับที่ใหญ่กว่า การทำนายตามแบบจำลองนี้สอดคล้องกับข้อสังเกตของพื้นหลังไมโครเวฟจักรวาล (CMB) และการกระจุกกาแลคซี แต่ความเข้าใจของเราแตกออกบ้างเมื่อพูดถึงโครงสร้างขนาดเล็กของจักรวาล

ตัวอย่างหนึ่งของการที่เราไม่เข้าใจในเรื่องนี้คือสิ่งที่เรียกว่าปัญหาดาวเทียมหายไป ทฤษฎีทำนายว่าควรมีประชากรจำนวนมากในสิ่งที่เรียกว่าวัตถุกึ่งรัศมีในรัศมีของสสารมืดรอบกาแลคซี วัตถุเหล่านี้มีตั้งแต่สิ่งที่มีขนาดใหญ่เท่ากับเมฆแมเจลแลนจนถึงวัตถุขนาดเล็ก ในการสังเกตของกลุ่มท้องถิ่นมีการขาดดุลที่เด่นชัดของวัตถุเหล่านี้ในการปรับปัจจัย 10 เมื่อเทียบกับการทำนายเชิงทฤษฎี

เนื่องจากเราไม่พบพวกเขาสิ่งหนึ่งในสองสิ่งที่ต้องเกิดขึ้นคือเราพบพวกเขาได้ดีขึ้นหรือเราปรับเปลี่ยนทฤษฎีของเรา แต่ดูเหมือนว่าเร็วเกินไปที่จะปรับเปลี่ยนทฤษฎีโครงสร้างจักรวาลของเราเพราะเราไม่พบสิ่งที่ตามธรรมชาติแล้วหายาก นั่นเป็นสาเหตุที่การประกาศนี้สำคัญมาก

การสังเกตและการระบุกาแลคซีมืดแคระหนึ่งในนี้ควรเปิดประตูให้มากขึ้น พบอีกครั้งเราสามารถเริ่มสร้างแบบจำลองของประชากรและการกระจาย ดังนั้นหากในอนาคตมีกาแลคซีกาแล็คซีมืดมากขึ้นในอนาคตมันจะค่อย ๆ ยืนยันความเข้าใจที่มากเกินไปของเราเกี่ยวกับการก่อตัวและโครงสร้างของจักรวาล และมันจะหมายถึงเรากำลังอยู่บนเส้นทางที่ถูกต้องเมื่อต้องทำความเข้าใจกับบทบาทของ Dark Matter ในจักรวาล หากเราไม่พบพวกเขาและสิ่งหนึ่งที่ผูกพันกับรัศมีของ SDP81 กลายเป็นความผิดปกติแล้วมันก็กลับไปที่กระดานวาดรูปตามหลักเหตุผล

ต้องใช้กำลังมากในการตรวจจับกาแลคซีมืดของ Dwarf ที่เชื่อมต่อกับ SDP81 แหวนไอน์สไตน์เช่น SDP81 จะต้องมีมวลมหาศาลเพื่อใช้เอฟเฟกต์เลนส์ความโน้มถ่วงในขณะที่กาแลคซีมืดแคระนั้นมีขนาดเล็กมากเมื่อเปรียบเทียบ มันเป็น 'เข็มแบบคลาสสิกในปัญหาที่กองหญ้า' และ Hezaveh และทีมของเขาต้องการพลังการประมวลผลขนาดใหญ่เพื่อวิเคราะห์ข้อมูลจาก ALMA

ALMA และวิธีการที่พัฒนาโดย Hezaveh และทีมหวังว่าจะทำให้กระจ่างมากขึ้นเกี่ยวกับกาแลคซีมืดแคระในอนาคต ทีมคิดว่า ALMA มีศักยภาพที่ดีในการค้นพบวัตถุฮาโลมากขึ้นซึ่งจะช่วยปรับปรุงความเข้าใจโครงสร้างของจักรวาล ดังที่พวกเขากล่าวในบทสรุปของบทความของพวกเขา“ …การสังเกตของ ALMA มีศักยภาพที่จะพัฒนาความเข้าใจของเราในเรื่องโครงสร้างพื้นฐานของสสารมืดมากมาย”