Ve známém vesmíru se galaxie vyskytují v různých tvarech a velikostech. Jedna charakteristika jim však bývá společná: v jejich středu se nachází velká černá díra, hromada hvězd a plynu i porce temné hmoty, která to celé pomáhá slepit dohromady.

Zatímco temná hmota je temná, hvězdy, plyn a vířící jádro zahřátého materiálu září jako noční město při pohledu z letadla.

Trpasličí galaxie, kterou nedávno objevil tým astronomů pod vedením Ťin-Lung Süa z Čínské akademie věd, se však těmto předpokladům vymyká. Žádné světlo nevyzařuje.

Vystopována největším z teleskopů

Zmíněná galaxie se nachází se 94 milionů světelných let od naší sluneční soustavy. Dostala nezapamatovatelné jméno FAST J0139+4328 a je to „temná galaxie“, temnější než Mordor z mytické Středozemě, z panství temného pána Saurona. 

Kromě vskutku nepatrného množství hvězd tvoří tuto vzdálenou galaxii téměř výhradně záhadná temná hmota.

Astronomové k takovému závěru dospěli během pozorování, které shrnují ve vědecké databázi arXiv.

„Naše zjištění poskytují přesvědčivý důkaz, že FAST J0139+4328 je izolovaná temná trpasličí galaxie… Je to poprvé, co byla v blízkém vesmíru spařena izolovaná temná galaxie,“ píše se v jejich studii.

Galaxii vypátral Ťin-Lung Sü se svými spolupracovníky pomocí teleskopu FAST. To je největší radioteleskop na světě s anténou o průměru půl kilometru, který stojí v čínské provincii Kuej-čou.

Astronomové ji objevili během hledání rádiových emisí velkých oblaků neutrálního atomárního vodíku v mezigalaktickém prostoru. A bylo z toho bingo.

Poloha galaxie FAST J0139+4328 v (a) optickém, (b) blízkém infračerveném, (c) blízkém ultrafialovém a (d) středním infračerveném oboru. Žluté kroužky v (a) a (b) jsou hvězdy v popředí. | zdroj: kredit-Xu et al.

Rádiové vlny vyzařované oblakem HI vzdáleným 94 milionů světelných let odpovídaly rotující eliptické galaxii, ze které nevycházelo optické světlo. Následná pozorování v infračerveném a ultrafialovém oboru odhalila jen slabý rozptyl hvězd.

Data z FASTu umožnila vědcům popsat galaxii, kterou pojmenovali podle teleskopu – FAST J0139+4328.

Pohromadě ji drží neviditelná hmota

Podle výpočtů týmu má galaxie horní hranici hvězd o hmotnosti 690 000 hmotností Slunce a obsahuje atomární vodík o hmotnosti 83 milionů hmotností Slunce. Celková baryonová hmotnost galaxie se ale pohybuje kolem 110 milionů hmotností Slunce. To je ale jen kapka v moři celkové hmotnosti galaxie.

Tým vypočítal rychlost rotace galaxie FAST J0139+4328 a z ní potom určil i její celkovou hmotnost, která dosáhla 5,1 miliardy hmotnosti Slunce. Z toho vychází, že galaxie je tvořena z 98 procent temnou hmotou.

Temná hmota je logickým vysvětlením podivného rozporu mezi množstvím normální (baryonové) hmoty a silou gravitace potřebné k jejímu udržení. Jednoduše řečeno, baryonové hmoty v této galaxii není dost na to, aby stačila na veškerou gravitaci.

Galaxie se točí tak rychle, že by bez temné hmoty by se rozletěla po vesmíru.

„Galaxie vznikají z plynu, který se ochlazuje a mění na hvězdy. Galaxie FAST J0139+4328 má rotující disk z plynu a převažuje v ní temná hmota, ale je bez hvězd, což může naznačovat, že tato temná galaxie se může nacházet v nejranější fázi svého vzniku,“ píše se ve studii.

Temná hmota tedy vysvětluje rotaci galaxie. Proč ale ve vesmíru nacházíme tak málo trpasličích galaxií, oproti simulacím, které kalkulují s temnou hmotou? Čínští astronomové to vysvětlují tím, že tyto trpasličí galaxie nejsou izolované jako FAST J0139+4328 a splývají s většími galaxiemi.