Cât de mare este galaxia noastră? Un nou studiu arată cum că aceasta ar putea avea un diametru de circa 1.9 milioane ani lumină, dacă ţinem cont de haloul de materie întunecată care se simte gravitaţional, dar nu se vede.

Până recent se credea că Galaxia noastră ar avea un diametru de circa 260.000 ani lumină – acesta fiind rezultatul obţinut cu ajutorul datelor măsurate cu telescopul Gaia. Soarele şi Pământul s-ar afla la circa 70 de mii de ani lumină faţă de centru, în periferia galaxiei, în timp ce în centru se situează o enormă gaură neagră cu masa de circa 4 milioane de ori cea a Soarelui.

Galaxia este compusă din stele, planete, praf şi gaz interstelar, găuri negre, dar şi dintr-o materie pe care nu o vedem, întrucât nu emite lumină, însă exercită o forţă gravitaţională asupra materiei pe care o vedem. Acest lucru se ştia de zeci de ani – şi a fost descoperit  prin măsurarea vitezei de rotaţie a stelelor în periferia Galaxiei; această viteză, care depinde de atracţia gravitaţională a materiei din galaxie, este mult mai mare decât cea calculată ţinând cont de materia vizibilă. Materiei lipsă i s-a dat numele de materie întunecată. Multe experimente încearcă să descopere din ce anume este compusă materia întunecată, atât la acceleratoare de particule în lumea întreagă cât şi în experimente subterane, precum cele din laboratorul italian de sub muntele Gran Sasso. Materia întunecată are, se pare, o masă mult mai mare decât cea vizibilă. Până unde însă se extinde această materie întunecată? Cu alte cuvinte, cât de mare este Galaxia noastră ţinând cont de toată materia, vizibilă şi întunecată, din care este compusă?

La această întrebare un grup de cercetători condus de Alis Deason de la  Durham University a dat un răspuns publicat într-un articol în arXiv care a fost trimis spre publicare în revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Cercetătorii au efectuat o serie de simulări pe calculator în care au calculat cantitatea şi distribuţia materiei întunecate ţinând cont de viteza de rotaţie a galaxiilor pitice care orbitează în jurul galaxiei noastre. Au constatat la început că această viteză este mai mare decât se aştepta ţinând cont de masa vizibilă a galaxiei noastre până la o anumită distanţă faţă de centru. Practic, cercetătorii au simulat viteza radială a galaxiilor pitice în funcţie de materia întunecată şi din comparaţia cu măsurătorile efectuate au dedus cum este distribuită materia întunecată în Galaxia noastră.

Au ajuns astfel la concluzia că diametrul Galaxiei este de circa 1,9 milioane de ani lumină şi că materia întunecată este distribuită într-un halou care învăluie materia luminoasă. Materia luminoasă, adică bretelele spirale ale Galaxiei noastre, sunt doar o mică parte din materia totală.

Practic raza vizibilă, de circa 130.000 ani lumină, este de aproximativ 7 ori mai mică decât adevărata rază.

Nu doar Galaxia noastră conţine materie întunecată, ci majoritatea galaxiilor din Univers. Cantitatea de materie întunecată depăşeşte cu mult materia vizibilă: există de circa 5-6 ori mai multă materie întunecată decât materie vizibilă. Din ce ar putea fi alcătuită misterioasă materie întunecată? Parte din aceasta este reprezentată de neutrini – care au masă, dar nu se ştie care este aceasta; o şi mai mare cantitate însă ar fi alcătuită din particule pe care nimeni nu le-a capturat până în prezent; s-ar putea să fie aşa-numitele particule super-simetrice, un fel de perechi ale particulelor pe care le cunoaştem, însă cu o masă mult mai mare.

Materia întunecată joacă un rol extrem de important în structurile cosmice, precum galaxiile şi grupările de galaxii; studiul acesteia din punct de vedere astronomic şi cosmologic, dar şi al particulelor elementare, este la ora actuală unul dintre cele mai importante subiecte de studiu, studii precum cel relatat fiind foarte importante pentru a înţelege mai bine  rolul acestei materii în evoluţia Universlui.

[Articol scris de Cătălina Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi Luminiţa Costea, profesor la Colegiului Naţional “Mihai Viteazul”, Sfântu Gheorghe]