Supermullid aitavad selgitada tumeaine olemust
Tartu observatooriumi värske teadusartikkel uurib, mil määral supernoovade plahvatused mõjutavad tähtede liikumisi galaktikates. See on samm edasi tumeaine uurimisel.
Juba 1970ndatel sai astronoomidele selgeks, et universum koosneb enamjaolt tumeainest – ainest, mille olemasolule viitavad vaid kosmosest saadavad andmed. Jätkuvalt on tumeaine suur mõistatus. Üks võimalus selle olemuse mõistmiseks on uurida, kas tumeaine on jaotunud galaktikates klombiliselt või siledalt. Tumeaine on midagi, mida me otseselt ei näe, seetõttu tuleb kasutada kaudseid uurimismeetodeid.
Aine jaotuse klombilisust saab leida, kui vaadelda mingis galaktikas pisikesi ebakorrapärasusi tähtede liikumistes. Mõned neist liikumistest võivad olla põhjustatud tumeaine klombilisusest, kuid mitte ilmtingimata. Seega oleks oluline teada saada kõik võimalikud põhjused, miks tähed võivad liikuda ebakorrapäraselt. Uurimuse eesmärk oli välja selgitada, mil määral võivad muud kosmilised nähtused põhjustada tähtede liikumises ebakorrapärasust.
Alustame sellest, millised protsessid üldse galaktikates toimuvad – näiteks moodustuvad uued tähed, galaktikad pöörlevad ja ühinevad omavahel, mille käigus väiksemad galaktikad liituvad suurematega ning galaktika parvedes oleva kuuma gaasi „tuul” mõjutab galaktika enda külmemat gaasi. Kui mõelda üldisemalt tumeaine klombilisuse uurimise peale, tuleb silmas pidada, et kõik need väga mitmekesised protsessid ei ole siiski võrdsel määral olulised. Tumeaine uurimise jaoks on oluline uurida gravitatsioonilisi nähtusi, mis mõjutavad eelkõige pisikesi piirkondi galaktikates.
Kauges infrapunakiirguses paistab supermullide struktuur selgelt välja. Antud pildil on galaktika ääreosas palju supermulle, samas kui pildi keskel olevad mullid on väiksemad ja tihedamad. Pilt on tehtud James Webb'i kosmoseteleskoobi (JWST) abil.
Käesolev artikkel keskendus ühele spetsiifilisele nähtusele: gaasimullidele. Need on mullid, mille sees on väga kuum ja hõre aine, peaaegu vaakum. Uue täheparve moodustumisel tekivad nii suured kui väikesed tähed. Suure massiga tähtede eluiga on lühike ning nad plahvatavad varsti supernoovadena. Supernoovade plahvatustel vabaneb tohutu kogus energiat (eriti kui mitmed tähed plahvatavad sarnastel aegadel) ja sellega kaasneb lööklaine. Neid tähti ümbritsev gaas lükatakse laiali ning alles jääb seest peaaegu tühi mull. Niisuguseid mulle kutsutakse supermullideks. Eriti „super” on nad siis, kui peaaegu samaaegselt ja üksteisele lähedal plahvatavadki mitu supernoovat.
Mulli servasid moodustav eemale lükatud gaas on märkimisväärse massiga. Tuletame meelde, et plahvatus- ja lööklained tähti ei mõjuta. Massiivsed objektid mõjutavad oma gravitatsiooniga ülejäänud galaktika paljusid tähti. Mõjutamise määr sõltub mulli suurusest – väiksemate mullide puhul piirdub mõju vaid supernoovade lähiümbrusega. Taoline gravitatsiooniline mõju võib põhjustada tähtede liikumises ebakorrapärasusi, mis on sarnaseid tumeaine klombilisusest tuleneva mõjuga. Käesoleva töö eesmärk oligi uurida, mil määral supernoovade plahvatuste tagajärjed mõjutavad tähtede liikumisi.
Leiti, et supermull võib põhjustada tähe liikumise ebakorrapärasusi, mille kiirus on suurusjärgus mõni kilomeeter sekundis. Võrdluseks, et galaktikate pöörlemiskiirused on umbes 200 km/s ning tähtede võnkumised risti galaktika kettaga on mõnikümmend km/s. Supermullidest põhjustatud tähtede liikumise kiirused on seega oluliselt väiksemaks galaktika üldistest liikumistest. Tartu observatooriumi astronoomide leitud kiiruste muutused on üsna võrreldavad nende kiiruste häiritustega, mis tekivad võimalike tumeaine klompide tõttu. See tähendab, et oluline on tumeaine klombilisuse uurimisel arvestada ka supermullide põhjustatud häiritusi tähtede liikumistes.
Esmane analüüs supermullide poolt põhjustatud mõjudele näitas, et kui taolised mõjud kogu galaktika elueale kokku arvestada, võib supermullide tegevus galaktika gaasiketast kahandada lausa poole võrra. Seda mõju avaldab eelkõige galaktika pöörlemise aeglustumine.
Gaasikettas olevate supermullide mõju galaktika evolutsioonile võib pika aja vältel olla suur, kuid tavaliselt galaktikates olevad gaasikettad siiski ei kahane. Põhjuseks on uue gaasi pidev juurdevool väliskeskkonnast. Pikas ajaskaalas on veel mitmeid muid protsesse, mis mõjutavad ketta suuruse muutumist. Supermullide puhul on tegemist nähtusega, mis mõjutab tähtede ja galaktika ketta käitumist lokaalselt. Tumeaine olemuse välja selgitamiseks on taolised lokaalsed mõjud äärmiselt olulised, seega töö selles suunas jätkub.
Loe täismahus inglisekeelset artiklit.
